海德体育本发明公开了一种用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法，该方法包括：判断是否满足动态组网条件，并在判断满足动态组网条件之后，确定卫星星座中待动态组网的根节点和子节点，其中节点为用于卫星管理的能源终端；将根节点与确定的子节点进行动态组网，并采用多能源调度与决策方法对动态组网后的多能源互联网进行能源管理。本发明能够效提高在轨卫星星座的能源保障能力、在轨卫星的运行可靠性与使用寿命。

　　代理机构上海元好知识产权代理有限公司 31323;上海元好知识产权代理有限公司 31323;

　　本发明涉及卫星星座的多能源网络供电技术领域，尤其涉及一种用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法。

　　卫星星座是一种将多种卫星及设备按一定方式组网，形成信息实时交互，设备智能遥感、高精控制的一体化智能互联网络。现有卫星星座中卫星的主要供电方式仍然是太阳能电池板和蓄电池供电的方式，若其中某个部件失效，会导致卫星的电源系统发生故障，卫星可能面临报废的风险。

　　目前，微波海德体育、激光无线传能技术使得空间远距离无线传能成为一种可能，通过构建多能源互联网络，采用无线传能的方式，可以帮助电源系统失效的卫星重新建立能源供给。

　　卫星星座中卫星数量众多，互相之间距离远，当某颗卫星发生能源故障时，需要判断哪些卫星能够满足动态组网的需求海德体育，并且通过设置多种约束条件，实现动态组网的条件或事件触发，并解决卫星星座的多能源互联网动态组网问题。

　　另外，卫星星座规模大、分布范围广，传统的卫星管理模式并不适用，需要在多能源网络的基础上，探索卫星能源系统的多能源调度与决策算法，实现卫星星座能源网络中能量的优化分配与可靠供应。

　　本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法，可有效提高在轨卫星星座的能源保障能力、在轨卫星的运行可靠性与使用寿命。

　　判断是否满足动态组网条件，并在判断满足动态组网条件之后，确定卫星星座中待动态组网的根节点和子节点，其中节点为用于卫星管理的能源终端；将所述根节点与确定的子节点进行动态组网，并采用多能源调度与决策方法对动态组网后的多能源互联网进行能源管理。

　　检测是否存在故障卫星；若存在故障卫星，则对所述故障卫星的能源系统的供应状态进行检测；若所述故障卫星的能源系统的供应状态不能维持所述故障卫星的正常运行，则判断满足动态组网条件。

　　确定所述故障卫星的功率状态，其中，所述故障卫星的功率状态满足卫星母线的最大功率约束条件；判断所述故障卫星的功率状态是否满足负载运行需求功率；若不满足，则将所述故障卫星设定为根节点海德体育，并将剩余卫星的能源终端设定为子节点。

　　可选的，确定所述故障卫星的功率状态的步骤包括：确定未来预设时段内所述故障卫星的最大功率和蓄电池的最大可用功率，并根据所述最大功率和所述蓄电池的最大可用功率确定所述故障卫星的功率状态。

　　确定所述根节点分别与所有子节点的直接传能距离，并将得到的多个直接传能距离与预设直接传能距离进行比较，且将大于预设直接传能距离的距离值所对应的子节点剔除。

　　可选的，每一能源终端连接有能量路由器，将大于预设直接传能距离的距离值所对应的子节点剔除之后，所述方法还包括：

　　通过剩余子节点各自连接的能量路由器确定所有剩余子节点对所述根节点的最小传能功率，并确定根节点所连接的能量路由器的最大传能接收功率；若所述最小传能功率大于所述最大传能接收功率，则从剩余子节点中剔除直接传能距离最大的子节点，并重新确定所述最小传能功率，直至所述最小传能功率小于所述最大传能接收功率。

　　可选的，在所述最小传能功率小于所述最大传能接收功率之后，所述方法还包括：

　　确定所述故障卫星的需求功率，并确定当前组网后的多能源互联网中各节点的功率状态和功率冗余状态；根据各节点的功率状态和功率冗余状态确定当前组网后的多能源互联网对所述根节点的最大传能功率；若所述最大传能功率大于所述需求功率，则动态组网完成；若所述最大传能功率小于或者等于所述需求功率，则返回确定所述故障卫星的功率状态的步骤。

　　可选的，采用多能源调度与决策方法对动态组网后的多能源互联网进行能源管理的步骤包括：

　　基于组网后的多能源互联网，通过网格法生成多个控制策略；采用上层系统仿真模型对各个控制策略进行单步长仿真，并输出各个控制策略的仿真结果；采用下层控制策略调度模型根据各个控制策略的仿真结果分别确定各个能源终端和多能源互联网的整体能源消耗值，并将各个能源终端和多能源互联网的整体能源消耗值均小于预设能源消耗值所对应的控制策略设定为最优控制策略，以通过所述最优控制策略对所述多能源互联网进行能源管理。

　　可选的，基于组网后的多能源互联网，通过网格法生成多个控制策略的步骤包括：

　　采集所述多能源互联网中各个能源终端的端口电数据；根据各个能源终端的端口电数据确定各个能源终端的运行状态；根据各个能源终端的运行状态，通过网格法生成多个控制策略。

　　可选的，所述运行状态包括各个能源终端的功率状态、健康状态、续航状态和负载需求状态中的至少一种。

　　本发明根据各节点状态可判断各节点是否满足组网的需求和组网的约束条件，从而可解决卫星星座间的能源互联网动态组网问题，并且本发明通过动态组网后的多能源互联网和通过多能源调度与决策算法对该多能源互联网进行能源管理可解决多能源互联网的能量管理问题，并可有效提高在轨卫星的可靠性和使用寿命，以及多能源互联网的鲁棒性。

　　本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

　　图1为本发明一实施例提供的用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法的流程图；

　　下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

　　下面参考附图描述本实施例的用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法。

　　图1为本发明一实施例提供的用于卫星星座的多能源互联网动态组网及能量管理方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

　　步骤S1：判断是否满足动态组网条件，并在判断满足动态组网条件之后，确定卫星星座中待动态组网的根节点和子节点，其中节点为用于卫星管理的能源终端。

　　具体的，在判断是否满足动态组网条件之前，还可先检测多能源互联网中是否存在根节点即父节点，如果存在根节点，则可从多能源互联网中选择二级子节点，并将选择的各二级子节点与根节点进行动态组网。若在当前的多能源互联网中未检测到根节点，则进入判断是否满足动态组网条件的步骤。

　　其中，判断是否满足动态组网条件的步骤包括：检测是否存在故障卫星；若存在故障卫星，则对故障卫星的能源系统的供应状态进行检测；若故障卫星的能源系统的供应状态不能维持故障卫星的正常运行，则判断满足动态组网条件。

　　具体的，当检测到存在故障卫星后，可对故障卫星的故障程度进行评估，当检测到故障卫星的能源系统不足以维持故障卫星正常运行时，动态组网条件被触发，多能源系统开始动态组网。

　　在本发明的一个实施例中，确定卫星星座中待动态组网的根节点和子节点的步骤包括：确定故障卫星的功率状态，其中，故障卫星的功率状态满足卫星母线的最大功率约束条件；判断故障卫星的功率状态是否满足负载运行需求功率；若不满足，则将故障卫星设定为根节点，并将剩余卫星的能源终端设定为子节点。

　　本实施例中，确定故障卫星的功率状态的步骤包括确定未来预设时段内故障卫星的最大功率和蓄电池的最大可用功率，并根据最大功率和蓄电池的最大可用功率确定故障卫星的功率状态。

　　具体的，可采用多约束状态估计算法计算此时故障卫星的功率状态，即未来预设时段内故障卫星的最大功率和蓄电池最大可用功率之和。如果最大可用功率之和不满足负载运行需求功率，则将故障卫星选择为根节点，而将其余能源终端选择为空闲节点。需要说明的是，本示例中的故障卫星的功率状态还需受到卫星母线的最大功率约束。

　　步骤S2：将根节点与确定的子节点进行动态组网，并采用多能源调度与决策方法对动态组网后的多能源互联网进行能源管理。

　　在确定根节点和子节点之后可直接进行动态组网，当然也可对子节点进行筛选后再进行组网，以便组网得到更加优化的多能源互联网。

　　在本发明的一个实施例中，将根节点与确定的子节点进行动态组网时，所述方法还包括：确定根节点分别与所有子节点的直接传能距离，并将得到的多个直接传能距离与预设直接传能距离进行比较，且将大于预设直接传能距离的距离值所对应的子节点剔除。

　　具体的，各空闲节点可选择父节点，空闲节点可选离其最近的上级节点为父节点，若只有一个上级节点—根节点，所有的空闲节点可选择该根节点作为父节点。父节点根据这些节点距离其远近进行排序，并先将超出预设直接传能距离的子节点剔除，然后与剩余子节点进行动态组网。

　　在本发明的一个实施例中，每一能源终端连接有能量路由器，将大于预设直接传能距离的距离值所对应的子节点剔除之后，所述方法还包括：通过剩余子节点各自连接的能量路由器确定所有剩余子节点对根节点的最小传能功率，并确定根节点所连接的能量路由器的最大传能接收功率；若最小传能功率大于最大传能接收功率，则从剩余子节点中剔除直接传能距离最大的子节点，并重新确定最小传能功率，直至最小传能功率小于最大传能接收功率。

　　具体的，父节点可通过各剩余子节点所连接的能量路由器计算剩余子节点对它的最小传能功率之和Ps。如果最小传能功率Ps大于父节点自身能量路由器最大传能接收功率，则父节点需要继续剔除子节点。每次父节点剔除距离最远的子节点并重新计算Ps，直到Ps小于所述最大传能接收功率。若最小传能功率Ps小于父节点能量路由器最大传能接收功率，则二级子节点选择结束，可进行动态组网。

　　为了优化多能源互联网，在最小传能功率小于最大传能接收功率之后，所述方法还包括：确定故障卫星的需求功率，并确定当前组网后的多能源互联网中各节点的功率状态和功率冗余状态；根据各节点的功率状态和功率冗余状态确定当前组网后的多能源互联网对根节点的最大传能功率；若最大传能功率大于需求功率，则动态组网完成；若最大传能功率小于或者等于需求功率，则返回确定故障卫星的功率状态的步骤。

　　具体的，可计算故障卫星为了维持自身运行所需的功率即需求功率Preq，并计算当前多能源互联网各节点的功率状态和功率冗余状态，并基于功率状态和功率冗余状态计算局域多能源互联网可对根节点的最大传能功率Prec。若Prec大于Preq，则动态组网完成，并将其余节点归为空闲节点。若Prec小于Preq，则返回确定故障卫星的功率状态的步骤，重新进行动态组网。

　　作为一个具体示例，如图2所示，可先判断多能源互联网中是否存在根节点，若存在，则直接选择二级节点即子节点，然后各二级节点选择根节点为父节点并进行动态组网，在组网时，根节点可剔除距离超过最远单跳距离的子节点即剔除超过预设直接传能距离的子节点，然后计算剩余子节点对根节点的最小传能功率Ps，并判断Ps是否小于最大传能接收功率Pmax，若是，则二级子节点选择结束，可进行动态组网，并将剩余子节点归入空闲节点层。若Ps大于最大传能接收功率Pmax，根节点则剔除距离最远的子节点，并重新计算Ps再重新判断，直至Ps小于最大传能接收功率Pmax。

　　其中，在判断多能源互联网中不存在根节点时，可检测是否存在故障卫星，并计算MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率)和蓄电池SOP(State of Power，功率状态)，即计算最大功率和蓄电池最大可用功率之和，并据此计算故障卫星的功率状态，其中故障卫星的功率状态受到卫星直流母线的最大功率约束。进一步的，将故障卫星的功率状态与负载运行需求功率进行比较，若不满足负载运行需求功率，则将该故障卫星设定为根节点，并计算根节点的需求功率Preq，然后选择二级子节点。其中，二级子节点的选择方法与上述方法相同海德体育，此处不再赘述。

　　在本发明的一个实施例中，采用多能源调度与决策方法对动态组网后的多能源互联网进行能源管理的步骤包括：

　　基于组网后的多能源互联网，通过网格法生成多个控制策略；采用上层系统仿真模型对各个控制策略进行单步长仿真，并输出各个控制策略的仿真结果；采用下层控制策略调度模型根据各个控制策略的仿真结果分别确定各个能源终端和多能源互联网的整体能源消耗值，并将各个能源终端和多能源互联网的整体能源消耗值均小于预设能源消耗值所对应的控制策略设定为最优控制策略，以通过最优控制策略对多能源互联网进行能源管理。

　　其中，基于组网后的多能源互联网，通过网格法生成多个控制策略的步骤包括：采集多能源互联网中各个能源终端的端口电数据；根据各个能源终端的端口电数据确定各个能源终端的运行状态；根据各个能源终端的运行状态，通过网格法生成多个控制策略。其中，运行状态包括各个能源终端的功率状态、健康状态、续航状态和负载需求状态中的至少一种。

　　具体的，如图3所示海德体育，可采集多能源互联网内各个节点的传感器数据，所述传感器用于采集各个能源终端的电数据，所述电数据包括端口电压、电流数据，然后基于模型预测与状态估计算法预测多能源互联网未来状态，即输出各个能源终端的功率状态、健康状态、续航状态、负载需求状态等，并根据上述状态通过网格法生成多个控制策略的组合。

　　进一步的，上层模型对各个控制策略依次进行单步长仿真，通过仿真，输出上层模型的仿真结果，再采用下层模型根据上层模型仿真结果来计算能源终端和能源网络整体的能源消耗，并筛选出单步长内的最优控制策略，并且由下层模型输出最优控制策略即输出控制方案，以及采用该控制方案对多能源互联网进行能源管理。由此，可实现多能源互联网中各个能源终端节点的能量最优分配，提高多能源互联网内各个能源终端的能量传输效率。

　　综上所述，本发明根据各节点状态可判断各节点是否满足组网的需求和组网的约束条件，从而可解决卫星星座间的能源互联网动态组网问题，并且本发明通过动态组网后的多能源互联网和通过多能源调度与决策算法对该多能源互联网进行能源管理可解决多能源互联网的能量管理问题，并可有效提高在轨卫星的可靠性和使用寿命，以及多能源互联网的鲁棒性。

　　需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

　　尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

　　机译：信息管理设备，信息管理方法，信息管理程序，卫星星座形成系统，卫星星座形成方法，卫星星座形成程序和地面设备

　　机译：卫星系统，卫星星座系统，用于编程切换的系统，用于在多卫星星座的卫星上进行编程的连通性切换的方法，用于在具有多卫星星座的卫星通信系统中编程连通性的方法

　　机译：具有双向连接的电动和混合动力汽车的智能能源管理系统，用于能量发生器的智能能量管理系统，用于智能能量管理系统中的能量管理方法以及用于控制能量发生器运行的方法

　　机译：能量感知的多约束服务质量路由协议，用于移动自组网的动态移动性预测科学出版物