张晓杰，张 璇，朱 野，赵灵峰

（中国科学院 微小卫星创新研究院，上海 201203）

0 引言

近年来，随着空间任务的逐渐复杂化（如空间卫星分布式探测、卫星编队执行合成孔径雷达或干涉仪任务等），仅靠单颗卫星完成一项飞行任务存在越来越多的局限性。采用低成本、短周期和高功能密度小卫星构建卫星集群，成员卫星之间通过信息流、能流和物流等进行互联，且具备一定的自组织能力，能为创新性的航天应用场景提供支持。

卫星集群可分为卫星编队和卫星星群［1］。卫星编队具有严格的队形要求及控制要求［2］，一般设计为同轨道高度、同轨道面的前后串联式构型，以降低轨道控制投入，例如美国“21 世纪技术卫星”（TechSat21）计划［3］和瑞典“棱镜”（PRISMA）计划［4］。卫星星群无严格队形要求，一般通过对航天器相对运动的建模及运动周期的研究，实现将卫星控制在一定范围内保证星间的正常互联［5］，例如美国“未来、快速、灵活、模块化、自由飞行”（F6）计划［6-8］、“蚁群”（ANTS）计划［9-11］及英国“天基镜群”（Satellite Cluster with a Multi-mirror System for Asteroid Deflection）方案［12］。

无论是卫星编队还是卫星集群，卫星间均需按照一定空间自组织网络进行数据互联，英国“基于航天智能的安全集成分布式可重构传感器网络”（ESPACENET）项目对空间自组织网络开展了一系列研究，主要开发基于皮纳卫星的分布式、灵活、可进化、可重构、智能空间传感器网络。此外，葡萄牙航空防御公司TEKEVER 也曾提出将地面无线自组网技术（Ad hoc）引入空间，作为星间通信协议的方案，但Ad hoc 网络对拓扑变化的高适应性也增加了网络路由的维护成本［13］，对网络各节点的功耗提出较高要求，与低成本、低功耗的星群特性相违背。……