分布式架构（Distributed Architecture）

定义

分布式架构（Distributed Architecture）是指由多颗观测卫星组成的协同观测网络，通过空间上的分布式部署实现对地月空间全域或特定目标的高覆盖率监测。与单星架构相比，分布式架构能够提供更全面的覆盖、更高的冗余度和更强的抗毁性。

在地月空间SSA中的应用

地月空间体积巨大，单星架构难以实现对关键区域（如地月转移走廊、L1/L2 附近区域）的持续覆盖。Klonowski（2025）系统研究了分布式地月空间 SSA 架构的设计方法，包括：

架构设计目标

覆盖最大化：最大化对转移轨迹和关键体积的检测覆盖率
成本最小化：最小化观测卫星数量和部署成本
协同优化：考虑合作代理对架构的使用需求

轨道族选择

分布式架构中的观测卫星通常部署在以下轨道族：

远距离逆行轨道（DRO）
L1/L2 晕轨道
共振轨道（如 2:1、3:2 共振）
混合轨道配置

覆盖性能评估

评估指标包括：

体积覆盖率
轨迹覆盖率
韧性地图（Resilience Map）
持久探测走廊（PDC）

与单星架构对比

特性	单星架构	分布式架构
覆盖范围	有限	全域/关键区
冗余度	低	高
抗毁性	差	好
成本	低	高
调度复杂度	低	高

核心要素

数学描述

分布式架构由 $N$ 个观测卫星组成，每颗卫星 $i$ 的状态为 $\mathbf{x}_i(t)$ ，检测区域为 $\mathcal{D}_i(t)$ ，架构总覆盖为：

\mathcal{D}_{\text{total}}(t) = \bigcup_{i=1}^{N} \mathcal{D}_i(t)

关键性质

分布式架构的覆盖性能随卫星数量近似线性增长（边际效益递减）
轨道配置和初相选择显著影响覆盖性能
协同调度可进一步提升覆盖效率

应用场景

分布式架构适用于高价值资产保护、载人任务支持、深空通信保障等地月空间安全关键任务。

相关概念

参考文献

Klonowski M, Holzinger M J, Owens-Fahrner N. Optimal Cislunar Architecture Design Using Monte Carlo Tree Search Methods[J]. The Journal of the Astronautical Sciences, 2023.
Klonowski M. Cislunar Space Situational Awareness Architecture Design and Analysis[D]. University of Colorado Boulder, 2025.