NASA präsentiert Algorithmen für dynamische Satellitenkonstellationsplanung

Die NASA startet mit der FAME-Mission ein neues Kapitel in der Erdbeobachtung: Millionen von Variablen, Hunderte von Satelliten und ein dynamisches Umfeld erfordern eine völlig neue Herangehensweise an die Planung von Beobachtungen. Durch die Nutzung verteilter Onboard-Steuerung können Satelliten nun zeitkritische Messungen und Reaktionen in Echtzeit durchführen.

Im Mittelpunkt steht das Dynamic Multi-Satellite Constellation Observation Scheduling Problem (DCOSP), eine neuartige Formulierung von Dynamic Distributed Constraint Optimization Problems (DDCOP). DCOSP verbindet Planung und Ausführung in einem Modell und definiert eine optimale Bedingung, für die ein umfassender Offline-Algorithmus entwickelt wurde. Dieser liefert die theoretisch beste Lösung für das Problem.

Zur Echtzeit-Anpassung an sich ändernde Bedingungen wurde der Dynamic Incremental Neighborhood Stochastic Search (D‑NSS) entwickelt. D‑NSS ist ein unvollständiger, online-basierter Algorithmus, der Teilprobleme repariert und löst, sobald sich die Situation ändert. Simulationen zeigen, dass D‑NSS nahezu optimale Ergebnisse erzielt und die Basisalgorithmen in Bezug auf Lösungsqualität, Rechenzeit und Nachrichtenvolumen deutlich übertrifft.

Diese Fortschritte bilden die Grundlage für die bislang größte Demonstration von verteiltem Multi-Agenten-KI im Weltraum. Mit DCOSP und D‑NSS wird die NASA die Effizienz und Reaktionsfähigkeit von Satellitenkonstellationen auf ein neues Niveau heben und damit die Zukunft der Erdbeobachtung nachhaltig prägen.