【摘 要】
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空间碎片碰撞预警分析在保障在轨航天器运行安全有着重要的意义,随着在轨碎片的逐年增多,对空间碎片进行相关分析变得越来越重要。本文针对空间碎片碰撞预警分析中有关轨道筛
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空间碎片碰撞预警分析在保障在轨航天器运行安全有着重要的意义,随着在轨碎片的逐年增多,对空间碎片进行相关分析变得越来越重要。本文针对空间碎片碰撞预警分析中有关轨道筛选策略和轨道预报计算方法内容进行研究,所获得的研究成果将直接应用于上海航天局的“基于网络的空间环境预报数据库”中的碎片环境子系统。本文在分析、建立轨道摄动计算模型的基础上,首先采用基于轨道远、近地点特征对大量编目在册的空间碎片进行初步几何静态筛选,然后根据碎片与目标轨道面的相对位置特点把碎片分为异面与准共面两种情况以进行动态筛选,在筛选过程中考虑到预报时限长度和轨道摄动影响,引入了轨道摄动中具有积累效应的长期项以满足危险时间点的捕捉要求,利用了长期项摄动变化线性的特点导出了碎片与目标异面情况下各自过交线的时间序列成准等差数列的规律性和准共面情况下类似的规律性,从而显著地提高了前期轨道筛选的计算效率;最后对剩余危险碎片和目标飞行器利用SXP4轨道预报模型在前期轨道筛选的基础上以各个危险探测时间点为预报的时间起点,并根据预报计算结果,分析目标和碎片在该时间点的运动趋势是相互远离还是相互接近,推出预计最小相对距离发生时刻相对此刻的时间长度,得到其随时间变化的局部最小相对距离以及危险距离发生的时刻和相对速度,这是一个采用变时间步长、快速逼近最小相对距离的过程。碰撞预警分析是一个预测过程,预警分析过程中必然涉及到一些参量的选取,主要是一些距离、时间预留量,这些参量大小的取值势必影响到预警结果的相关属性,包括预警信息的可靠性、准确性以及预警的快速性等,它们的选取必须是合理的和恰当的。本文中参数的选取是基于相关程序测试的结果而最终确定的,满足预警的要求。
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