星内自组织网络是指部署在分布式集群空间飞行器系统中的一种网络,分布式集群空间飞行器系统中各组成部件的通信呈现自组织网络性质。分布式集群空间飞行器系统[15]是指空间实体分解发射到空间,并在空间自由组合,运行在不同轨道的空间实体分解的模块通过组网构成一个异构集合群体,各模块可被替代,各个模块之间具有数据信息的交换的能力,实现不同模块之间的资源共享和分布式计算,提高空间系统对不确定性的快速反应能力。在特定的空间任务中,空间模块可以加入、退出、合并、分裂、替换,集群能够快速地完成集群组建、构型变化及模块飞行器分离/切换等操作,自组织网络在分布式集群空间飞行器系统中的应用提高空间系统对不确定性的快速反应能力和自主管理能力。
根据这一构思,2006年美国国防预先研究计划局(DARPA)提出“分离模块化航天器”的概念,并制定了“未来、快速、灵活、模块化、自由、飞行”的F6计划(如图1.2所示),航天器按功能分解为有效载荷、动力、能源、控制和通信等专门模块,将这些模块物理分离,各模块通过多次发射在空间形成分布式结构,通过编队飞行和无线传输方式构成一颗虚拟的大卫星,经过轨道周期调整行程初始构型,通过信息交互方式建立网络的初始资源配置及初始路由信息,完成特定的任务。无限传输技术、编队飞行控制技术、网络化技术和分布式计算技术成为F6计划的关键技术,其中网络化技术的目标是使“分离模块航天器”构成一个自组织网络,功能模块自组织加入网络中,网络规模随着模块的加入自适应扩展,具有高可靠性和高可用性。由于“分布式集群空间飞行器”系统有一定的作用半径,因此星内自组织网络的成员距离是有限的,星内分散的成员距离在几米到几十米距离之间,集群间传输控制指令而非数据,因此对带宽较低,密度与地面自组织网络相似,但是与地面自组织网络不同,星内自组织网络不仅是异构的,而且需要多个异构实体组合具有功能性,单个的实体不具有功能性。(www.xing528.com)
图1.2 基于F6结构的卫星组件群
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