The Value Proposition for Fractionated Space Architectures

Brown, Owen; Eremenko, Paul

doi:10.2514/6.2006-7506

Cited by 150 publications

(85 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Согласно представленной кон-цепции, несколько модулей КА (кластер) функционируют на орбите как одна большая плат-форма [8,9].…”

Section: ключевые слова: малый космический аппарат кластер распредеunclassified

Construction of small spacecraft clusters

Klyushnikov¹

2016

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

Представлены типы кластерных группировок малых космических аппаратов (МКА) и способы их построения. Рассматриваются два основных класса: с рав-номерным распределением целевой функции между множеством однотипных космических аппаратов в кластере (распределенный космический аппарат) и с пространственным распределением (разнесением) функциональных модулей одного космического аппарата (фрагментированный космический аппарат). В обоих случаях элементы кластера связаны друг с другом по радиоканалу и функционируют согласованно. Показано, что развертывание кластеров МКА простимулирует рынок легких и сверхлегких средств выведения, даст импульс развитию и совершенствованию принципиально новых технологий, в том числе молекулярных и атомных нанотехнологий. Ключевые слова: малый космический аппарат, кластер, распределенный космический аппарат, фрагментированный космический аппарат, целевая функцияНаправлением развития малых космических аппаратов (МКА), помимо дальнейшей микроминиатюризации, является построение из отдельных аппаратов орбитальных структур и, в частности, кластеров. Объединение в кластеры позволяет существенно расширить функ-циональные возможности МКА, повысить их надежность и живучесть.Под кластером следует понимать совокупность однотипных МКА или МКА различного целевого назначения, совместно решающих общую задачу и воспринимаемых потребителем космических услуг как единое целое ("виртуальный" космический аппарат). Орбитальные группировки полноразмерных КА и МКА, решающие общую задачу, как правило, нельзя на-звать кластерами, поскольку в них отсутствует непосредственная связь между КА или эту связь обеспечивает наземный центр управления либо специальный комплекс.Любая система обладает свойством эмерджентности, заключающимся в несводимости свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит. В кластерах МКА эмерд-жентность проявляется особенно ярко. В настоящей работе показано, что кластер МКА обла-дает новыми свойствами и качествами, не присущими отдельно взятым МКА, входящим в его состав.Исходя из полученных теоретических и практических результатов в области построения спутниковых систем можно выделить следующие типы кластеров МКА:1) распределенный космический аппарат -система МКА на орбите, в которой целевая функция равномерно распределена между множеством однотипных космических аппаратов;2) фрагментированный космический аппарат -система МКА на орбите, в которой ка-ждый космический аппарат имеет свое узкое функциональное назначение.Идея распределенного КА, предложенная в работах [1-3], предполагает распределение целевой функции между отдельными МКА и ее последующий синтез. Очевидно, что для это-го МКА в кластере должны функционировать в высшей степени согласованно.Кластер типа "распределенный космический аппарат" должен обладать следующими признаками:

show abstract

Section: ключевые слова: малый космический аппарат кластер распредеunclassified

Construction of small spacecraft clusters

Klyushnikov¹

2016

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…We analyze the ridesharing protocol [9,10], proposed for use in DARPA's satellite cluster system F6 [3]. Nodes are arranged in tracks and reliability in the presence of failing communication links is improved by coordinating corrective actions between nodes.…”

Section: Case Studymentioning

confidence: 99%

Parameterized Verification of Track Topology Aggregation Protocols

Feo-Arenis

Westphal

2013

Formal Techniques for Distributed Systems

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. We present an approach for the verification aggregation protocols, which may be used to perform critical tasks and thus should be verified. We formalize the class of track topology aggregation protocols and provide a parameterized proof of correctness where the problem is reduced to checking a property of the node's aggregation algorithm. We provide a verification rule based on our property and illustrate the approach by verifying a non-trivial aggregation protocol.

show abstract

“…(Brown, et al, 2002;Mathieu and Weigel, 2005;Mathieu and Weigel, 2006) . In the model presented by Mathieu and Weigel (2005), when a subsystem is fractionated, it is taken out of the spacecraft as it is and becomes the -payload‖ of a new module.…”

Section: Structurementioning

confidence: 99%

1-Bit processing based model predictive control for fractionated satellite missions

Bai

2014

Acta Astronautica

View full text Add to dashboard Cite

In this thesis, a 1-bit processing based Model Predictive Control (OBMPC) structure is proposed for a fractionated satellite attitude control mission. Despite the appealing advantages of the MPC algorithm towards constrained MIMO control applications, implementing the MPC algorithm onboard a small satellite is certainly challenging due to the limited onboard resources. The proposed design is based on the 1-bit processing concept, which takes advantage of the affine relation between the 1-bit state feedback and multi-bit parameters to implement a multiplier free MPC controller.As multipliers are the major power consumer in online optimization, the OBMPC structure is proven to be more efficient in comparison to the conventional MPC implementation in term of power and circuit complexity. The system is in digital control nature, affected by quantization noise introduced by Δ∑ modulators. The stability issues and practical design criteria are also discussed in this work.Some other aspects are considered in this work to complete the control system. Firstly, the implementation of the OBMPC system relies on the 1-bit state feedbacks. Hence, 1-bit sensing components are needed to implement the OBMPC system. While the ∆∑ modulator based Microelectromechanical systems (MEMS) gyroscope is considered in this work, it is possible to implement this concept into other sensing components.Secondly, as the proposed attitude mission is based on the wireless inter-satellite link (ISL), a state estimator is required. However, conventional state estimators will once again introduce multi-bit signals, and compromise the simple, direct implementation of the OBMPC controller. Therefore, the 1-bit state estimator is also designed in this work to satisfy the requirements of the proposed fractionated attitude control mission.The simulation for the OBMPC is based on a 2U CubeSat model in a fractionated satellite structure, in which the payload and actuators are separated from the controller and controlled via the ISL. Matlab simulations and FPGA implementation based performance analysis shows that the OBMPC is feasible for fractionated satellite missions and is advantageous over the conventional MPC controllers. V VI

show abstract

The Value Proposition for Fractionated Space Architectures

Cited by 150 publications

References 0 publications

Construction of small spacecraft clusters

Construction of small spacecraft clusters

Parameterized Verification of Track Topology Aggregation Protocols

1-Bit processing based model predictive control for fractionated satellite missions

Contact Info

Product

Resources

About