[發(fā)明專利]自主衛(wèi)星軌道碎片避讓系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380028997.5
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN104520914B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅伯特·布里斯克曼
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·布里斯克曼
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04;B64G1/24
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

相關(guān)申請

本申請與遞交日期為2012年5月7日的編號61/688071的美國臨時申請相關(guān)。

背景技術(shù)

外太空具有如同在太空碎片委員會，美國國家研究理事會；軌道碎片：技術(shù)評估；美國國家科學(xué)院出版社，ISBM-10:0-309-05125-8；華盛頓，1995(Committee?on?Space?Debris,National?Research?Council；Orbital?Debris:A?Technical?Assessment；National?Academy?Press,ISBM-10:0-309-05125-8；Wash.,DC?1995)中所述的相當(dāng)大數(shù)量的碎片。特別是在過去的四十年里，該地球周圍的碎片由已經(jīng)位于軌道上的整個衛(wèi)星或者衛(wèi)星的零件以及運(yùn)載火箭生成。如P.Hattis在日益嚴(yán)重的軌道碎片的威脅；德雷帕實驗室；為了更好的生活的更美好生活中心(P.Hattis?in?The?Growing?Menace?of?Orbital?Debris；Draper?Laboratory；Livebetter?Center?for?a?Better?Life)中所述，這些物體中的數(shù)個被有意地毀壞、無意地爆炸或者有意地爆炸以生成小碎片。在高于地球大氣層的軌道中生成的如此碎片將無限期地停留在那里。目前已經(jīng)意識到碎片對于運(yùn)營衛(wèi)星造成影響的問題，并且如D.Baiocchi和William?Welser?IV在面對空間碎片；蘭德公司；ISBM-978-0-8330-5056-4(D.Baiocchi?and?William?Welser?IV?in?Confronting?Space?Debris；Rand?Corporation；ISBM-978-0-8330-5056-4)中所述，許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)采取措施來緩解碎片的進(jìn)一步增加。數(shù)十年來，已經(jīng)意識到應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)碎片清除，但是經(jīng)濟(jì)、法律和政治問題使得仍未有任何成果，如本人在Rouge商業(yè)對地同步通信衛(wèi)星；IEEE廣播會刊；BC-33，NO.1；1987年3月(Rouge?Commercial?Geosynchronous?Communications?Satellites；IEEE?Transactions?on?Broadcasting；BC-33,NO.1；March?1987)中所述。

通信廣播衛(wèi)星的建造、發(fā)射和保險費用通常需要多達(dá)2.5億美元。這些衛(wèi)星通常具有15-18年的設(shè)計壽命。除了由于與軌道碎片碰撞造成的損失成本之外，衛(wèi)星可以為以百萬計的客戶提供服務(wù)并且其替換通常花費三年時間。這導(dǎo)致客戶服務(wù)和運(yùn)營收入的一系列損失。

因為碎片對于運(yùn)營衛(wèi)星具有危害并且軌道碎片的數(shù)量仍然在增加，盡管這一增加具有比以往更慢的速率，一些衛(wèi)星操作者(包括載人國際空間站)從地面雷達(dá)獲取碎片位置和軌道的信息，尤其是從美國政府的NORAD雷達(dá)站獲取信息，并且發(fā)送命令以使運(yùn)營衛(wèi)星移動，因此這些運(yùn)營衛(wèi)星的軌道避免與碎片的碰撞。地面雷達(dá)數(shù)據(jù)隨著到碎片的距離的增加并且對于尺寸更小的碎片變得不太有效。

發(fā)明目的

根據(jù)本發(fā)明的一種用于衛(wèi)星軌道碎片避讓的系統(tǒng)和方法允許運(yùn)營衛(wèi)星自主或者半自主地避讓軌道碎片。

本發(fā)明所提供的創(chuàng)新的有益效果允許衛(wèi)星操作者不需要地面站提供軌道碎片評估和所需對策。

衛(wèi)星上的碎片追蹤能夠更加優(yōu)秀，因為地面站雷達(dá)必須解決由大氣層和電離層引起的衰減和誤差。

衛(wèi)星通常具有球狀體的幾乎全視圖，因為碎片能夠來自任意方向，而單一地面站實際上能夠看到球狀體稍低的一半。

數(shù)個地面站能夠克服以上所指的覆蓋范圍缺陷。一個同步衛(wèi)星需要三個經(jīng)度上相隔大約120度的地面站，并且更低的軌道衛(wèi)星需要遠(yuǎn)多于三個地面站。這樣的地面站價格昂貴并且具有包括其間相互通信在內(nèi)的高昂的運(yùn)營成本。

因為通常已經(jīng)包含了大量計算能力而使得較大的衛(wèi)星上的根據(jù)本發(fā)明的自主碎片避讓系統(tǒng)的內(nèi)含物尤其有效，這使得適度的設(shè)備和程序設(shè)計附件是可行的，并且衛(wèi)星中現(xiàn)有的計算機(jī)子系統(tǒng)的結(jié)合是尤其有效的實施方式。

除上述以外，操作者可以很容易地在不再添加任何硬件以及僅很少的軟件附件的情況下添加其它補(bǔ)充能力。除確定使得衛(wèi)星的推進(jìn)燃料消耗最少的避讓軌道之外，衛(wèi)星還可以確定所選擇的避讓軌道是否安全避免了與其它衛(wèi)星和其它碎片的碰撞。衛(wèi)星還可以確定所選擇的避讓軌道對于衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)營性能的影響。