Модель автономного группового управления многоспутниковой системой

Объектом исследований в статье является информационная технология автономного группового управления многоспутниковой системой дистанционного зондирования Земли. Рассматривается орбитальное построение многоспутниковой системы в виде группировки кластеров малых космических аппаратов. В данном случае под кластером понимается близкое расположение космических аппаратов относительно друг друга. В основу рассматриваемой информационной технологии положен агентно-ориентированный подход и информационное взаимодействие программных агентов космических аппаратов на основе использования межспутниковой связи. Информационное взаимодействие агентов рассматривается с учетом динамики установления межспутниковых линий связи во времени. При этом полагается, что связь внутри кластеров возможна в режиме реального времени, а связь между кластерами — только в рамках интервалов времени, в течение которых соблюдаются необходимые условия. Целью протоколов информационного взаимодействия является автономное групповое решение (без участия наземного комплекса управления) следующих задач: 1) распределение и перераспределение заявок внутри каждого кластера и 2) между кластерами; 3) определение и согласование порядка передачи данных наблюдений на Землю во время установления сеансов связи с наземными пунктами; 4) поиск целесообразного распределения данных съемок между кластерами с использованием межспутниковой связи, обеспечивающего сокращение времени доставки данных съемок на Землю. В процессе участия в протоколах информационного взаимодействия агенты выполняют автономное планирование целевого применения своих космических аппаратов. Это планирование включает поиск допустимого плана съемок и формирование плана полета с учетом технических возможностей и ограничений космического аппарата, а также с учетом контроля электробаланса. Демонстрация возможностей и оценивание эффективности информационной технологии выполняется с помощью программной реализации ее имитационной модели. В статье приводится описание примеров выходных данных, которые формируются в ходе имитационного моделирования.

1. Балухто А. Н., Блошенко А. В., Коблов С. В., Прохоров С. Ю., Твердохлебова Е. М., Хартов В. В. Автоматический космос. Многоспутниковые системы / Под ред. Е. М. Твердохлебовой. М.: Изд-во МАИ, 2025. 232 с.

2. Макаренко С. И. Системы спутниковой связи общего пользования и специального назначения. СПб.: Наукоемкие технологии, 2025. 222 с

3. Parjan S., Chien S. Decentralized Observation Allocation for a Large-Scale Constellation // Journal of Aerospace Compu ting, Information and Communication. 2023. Vol. 20, N. 8. P. 1—15. DOI: 10.2514/1.I011215

4. Gorr B., Jaramillo A. A., Gao H., Selva D., Mehta A., Sun Y., Ravindra V., David C. H., Allen G. Decentralized Satellite Constellation Replanning for Event Observation // Journal of Spacecraft and Rockets. 2025 . Vol. 62, N. 8. P. 1—19. DOI: 10.2514/1.A36143

5. Галузин В. А. Разработка моделей, методов и средств создания цифровой платформы согласованного планирования целевого применения гетерогенных группировок малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Вестник Самарского государственного технологического университета. Серия: Технические науки. 2022. Т. 30, № 1 (73). С. 20—45.

6. Галузин В. А., Галицкая А. В., Евсеев В. П., Скобелев П. О. Обзор методов оперативного управления планирования разнородных орбитальных группировок космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и связи // Мехатроника, автоматизация, управление. 2025. Т. 26, № 9. С. 488—498. DOI: 10.17587/mau.26.488-498

7. Chen H., Peng S., Du C., Li J. Earth Observation Satellites: Task Planning and Scheduling. Springer, 2023, 196 p.

8. Малышкин И. А., Стрельников С. В. Организация процессов управления многоспутниковыми орбитальными группировками малоразмерных космических аппаратов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2025. Т. 12, № 3. C. 20—30.

9. Потюпкин А. Ю., Тимофеев Ю. А., Волков С. А. Групповое управление многоспутниковой орбитальной группировкой на основе концепции режимов совместного функционирования // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2021. Т. 8, № 3. C. 11—19. DOI: 10.30894/issn2409-0239.2021.8.3.11.19

10. Круглов А. В., Ведюшенко Е. О., Шляхтин Д. Е. Анализ систем управления низкоорбитальными группировками космических аппаратов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2025. Т. 12, № 3. C. 12—19.

11. Singh S. R., Li A. P., Ravindra V., Lammers R., Net M. S. Agile, Autonomous Spacecraft Constellations with Disruption Tolerant Networking to Monitor Precipitation and Urban Floods. Preprint. 2025. 8 p. DOI: 10.48550/arXiv.2506.16537

12. Асоскова Ю. В., Балухто А. Н., Блошенко А. В., Жамков А. С., Карсаев О. В., Кулаков А. Ю., Соколов Б. В. Децентрализованное автономное управление много спутниковой космической системой дистанционного зондирования Земли // Космонавтика и ракетостроение. 2024. № 3. С. 126—141.

13. Карсаев О. В. Комбинированный метод инкрементального планирования выполнения съемок маневренными спутниками // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2024. № 11. C. 53—62. DOI: 10.25791/pribor.11.2024.1540.

14. Zhu H., Zhang T., Wang Q., Gu Y. (2021). Improvement of Contact Graph Routing Algorithm in LEO Satellite DTN Network // IoT as a Service. Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering. 2020. Vol. 346. DOI: 10.1007/978-3-030-67514-1_39

15. Jonckère O., Fraire J., Burleigh S. On the Tractability of Yen’s Algorithm and Contact Graph Modeling in Contact Graph Routing // IEEE International Conference on Wireless for Space and Extreme Environments. 2023. P.80—86.

16. Карсаев О. В. Модификация CGR-алгоритма маршрутизации данных в коммуникационной сети группировки спутников // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 2. С. 75—85. DOI: 10.17587/mau.21.75-85

17. Wang X., Wu G., Xing L., Pedrycz W. Agile Earth Observation Satellite Scheduling Over 20 Years: Formulations, Methods, and Future Directions // IEEE Systems Juornal. 2021. Vol. 15, N. 3. P. 3881—3892. DOI:10.48550/arXiv.2003.06169

18. Ferrari B., Cordeau J., Delorme M., Iori1 M., Orosei R. Satellite Scheduling Problems: А survey of applications in Earth and outer space observation // Computer & Operation Research. 2024. Vol. 173, N. 3. DOI: 10.1016/j.cor.2024.106875