Cooperation within a satellite constellation
Coopération au sein d'une constellation de satellites
Résumé
L'objectif de ces travaux est d'utiliser des liaisons intersatellites (InterSatellite Links) au sein d'une constellation de satellites d'observation autonomes en termes de planification, permettant ainsi aux satellites de communiquer entre eux et d'avoir une indépendance maximale par rapport au sol. Nous considérons donc un problème d'affectation de tâches (1) dynamique car des tâches d'observation asynchrones sont générées au cours de l'exécution, (2) distribué car chaque satellite ne connaît qu'un sous-ensemble des tâches à réaliser et (3) contraint en communication car les satellites ne peuvent communiquer que lorsque leurs orbites se croisent. Nous proposons une approche décentralisée en modélisant la constellation de satellites par un système multiagent. Chaque agent planifie individuellement, communique avec ses voisins et coopère avec eux par la suite. Pour cela, nous proposons une notion de connaissance commune et de confiance en cette connaissance fondées sur le modèle d'accointances de la constellation ainsi qu'une méthode décentralisée de formation de coalitions par référence. Cette approche coopérative a été validée expérimentalement en proposant des métriques permettant de caractériser la dimension multiagent du système. Les résultats expérimentaux montrent que notre approche permet non seulement aux constellations de satellites de réaliser plus rapidement plus de tâches d'observation mais aussi de réduire la taille des constellations mises en œuvre pour un même niveau de performance.
The objective of this work is to use InterSatellite Links within a constellation of observation satellites that are autonomous in terms of planning, thus allowing the satellites to communicate with each other and to have a maximum independence from the ground. We therefore consider a task assignment problem that is (1) dynamic because asynchronous observation tasks are generated during execution, (2) distributed because each satellite knows only a subset of the tasks to be performed, and (3) communication constrained because the satellites can only communicate when their orbits cross. We propose a decentralized approach by modeling the satellite constellation by a multi-agent system. Each agent plans individually, communicates with its neighbors and cooperates with them afterwards. For this purpose, we propose a notion of common knowledge and trust in this knowledge based on the constellation's linkage model as well as a decentralized method of coalition formation by reference. This cooperative approach has been experimentally validated by proposing metrics to characterize the multi-agent dimension of the system. Experimental results show that our approach not only allows satellite constellations to perform more observation tasks faster but also to reduce the size of the constellations implemented for the same level of performance.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)