张威+王嘉轶

摘要： 针对微纳航天器编队可能发生故障的问题， 研究了编队的故障重构方法。 当编队中某颗航天器出现故障时， 在保证燃料最省和碰撞规避的原则下， 通过线性规划方法完成故障航天器飞离系统， 以及在有、 无备份航天器两种情况下的编队构型重构， 提出故障后的构型重构措施， 实现编队的故障重构。 仿真结果表明， 该故障重构方法实现了微纳航天器编队在故障情况下的构型重构， 保证了飞行任务的可靠性和稳定性。

关键词： 微纳航天器； 编队飞行； 故障重构； 构型重构； 碰撞规避； 线性规划

中图分类号： V467文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2017）05-0075-08

0引言

由于微纳航天器编队系统的复杂性以及空间环境的不确定性， 编队在飞行过程中可能会出现个体航天器发生故障的问题。 在遇到故障或者突发问题的时候， 微纳航天器编队一般都是采用摒弃故障航天器的故障重构方法来缓解风险[1-4]， 因为单颗航天器的缺失相对于整个系统来说是微不足道的， 并不会导致系统崩溃或者飞行任务的失败， 只会引起输出准确率和及时性的下降。 对于大型航天器来说， 由于其规格大、 造价高， 该方案并不适用。 但对于微纳航天器编队系统， 存在的风险会小很多， 并且其中一些风险是可承受的。 通常来说， 当编队中某颗航天器失效时， 可以通过摒弃故障航天器并进行构型重构， 或者用备份航天器代替故障航天器的位置和功能特性， 这两种故障重构方案都不会影响整个微纳航天器编队的飞行任务[5-6]。……