Титенко Евгений Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института космического приборостроения и радиоэлектронных систем имени Константина Эдуардовича Циолковского
Researcher ID: P-3380-2015
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Evgeny A. Titenko, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher of the Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Research Institute of Space Instrumentation and Radio-Electronic Systems
Researcher ID: P-3380-2015
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Шиленков Егор Андреевич, кандидат технических наук, директор, Научно- исследовательского института космического приборостроения и радиоэлектронных систем имени Константина Эдуардовича Циолковского
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Egor A. Shilenkov, Candidate of Sciences (Engineering), Director of the Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Research Institute of Space Instrumentation and Radio-Electronic Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Фролов Сергей Николаевич, кандидат технических наук, заместитель директора Научно-исследовательского института космического приборостроения и радиоэлектронных систем имени Константина Эдуардовича Циолковского
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Sergey N. Frolov, Candidate of Sciences (Engineering), Deputy Director of Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Research Institute of Space Instrumentation and Radio-Electronic Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Соглаев Владислав Павлович, инженер Научно-исследовательского института космического приборостроения и радиоэлектронных систем имени Константина Эдуардовича Циолковского
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Vladislav P. Soglaev, Engineer of the Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Research of the Institute of Space Instrumentation and Radio-Electronic Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Тетерин Дмитрий Павлович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Научно-исследовательского института космического приборостроения и радиоэлектронных систем имени Константина Эдуардовича Циолковского
0000-0001-9596-2939
Dmitry P. Telegin, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Chief Researcher of the Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Research Institute of Space Instrumentation and Radio-Electronic Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Атакищев Олег Игоревич, доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора по специальным проектам
Большой Ударный пер., д. 1А/1, Московская область, г. Серпухов 142210
Oleg I. Atakishchev, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Deputy Director General for Special Projects
1A/1 Bolshoy Udarny side-street, Moscow region, Serpukhov 142210
Целью исследования является поиск путей повышения эффективности работы группировки (сети) наноспутников в условиях пополнения и выбывания космических аппаратов в процессе эксплуатации на орбите на основе самоорганизующейся mesh-сети, в которых маршрутизация осуществляется динамически на основе связанности элементов сети.
Методы исследования основаны на методах системного анализа, принятия решений и принципах децентрализованного управления, предназначенных для сети наноспутников самостоятельно менять свою конфигурацию под изменяющиеся условия работы и требования решаемой задачи. Используя свойства методов самоорганизации и адаптивного управления (распределенность и восприимчивость к изменениям), группировка наноспутников поддерживает конфигурацию аппаратов, способных обмениваться между собой данными и служебной информацией. Разработан двухуровневый метод реконфигурации сети, позволяющий упреждающе изменять состав наноспутников на основе ретроспективных данных оценки качества и уровня передаваемых сигналов. Разработаны алгоритмы формирования списка маршрутов и анализа маршрутов, отличающиеся возможностью автономного выполнения на каждом наноспутнике в составе группировки.
Результаты. Созданный метод реконфигурации позволяет асинхронно выполнять процессы пополения и исключения аппаратов из сети на основе полученной или выявленой информации об их состоянии и связях между аппаратами. Показано, что децентрализованный подход отличается линейной временой сложностью для наиболее критичных алгоритмов актуализации и построения маршрутов сети.
Заключение. Созданные метод реконфигурации и алгоритмы для управления группировкой наноспутников являются основой для создания сетевого программного обеспечения, позволяющего автономно каждому аппарату принимать решения о модификации своего статуса и списка маршрутов.
The purpose of the research is to find ways to increase the efficiency of the nanosatellite constellation (network) in the conditions of replenishment and retirement of spacecraft during operation in orbit based on a self-organizing mesh network, in which routing is carried out dynamically based on the connectivity of network elements.
Methods are based on decision-making techniques, systems analysis, and decentralized control principles, enabling a nanosatellite network to independently reconfigure itself to meet changing operating conditions and task requirements. Using the properties of self-organization and adaptive control methods (distribution and responsiveness to change), the nanosatellite constellation maintains a configuration of satellites capable of exchanging data and service information. A two-level network reconfiguration method has been developed, enabling proactive changes to the composition of nanosatellites based on historical assessments of the quality and strength of transmitted signals. Algorithms for route list generation and route analysis have been developed, which can be executed autonomously on each nanosatellite in the constellation.
Results. The developed reconfiguration method enables asynchronous addition and deletion of satellites from the network based on received or discovered information about their status and connections between satellites. It is shown that the decentralized approach has linear time complexity for the most critical algorithms for updating and constructing network routes.
Conclusion. The developed reconfiguration method and algorithms for managing a nanosatellite constellation form the basis for developing network software that allows each satellite to autonomously make decisions about modifying its status and route list.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.