[發明專利]一種基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法

有效

• 申請號: 201910776430.5
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110598270B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張煒;崔文;祝開建;段崇雯;趙治;馬鑫;田鑫;王粱
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32035部隊
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

本發明公開了一種基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法，本發明具體包括以下步驟：步驟一、解析編目根數系列作為實測軌道值，步驟二、建立軌道攝動模型，步驟三、計算彈道系數，步驟四、預報隕落時間和落點位置，本發明涉及航天測量與控制技術領域。該基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法。可實現通過使用半數值法進行軌道外推，積分步長可以取為軌道周期的整數倍，為幾十分鐘甚至幾十個小時，與數值法相比計算效率更高，同時通過使用半數值法進行軌道積分，很好的保證了預報精度的同時提高了計算效率，可同時滿足大量空間目標情況下高精度和高效率的計算需求，從而實現既快速又準確地進行隕落預報。

技術領域

本發明涉及航天測量與控制技術領域，具體為一種基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法。

背景技術

自1957年人類進行第一次太空活動以來，有超過30,000噸的太空垃圾返回地球，隨著人類空間活動的日益頻繁、空間目標在軌飛行時間不斷積累，隕落的空間目標數量也在不斷增長，大質量空間目標在隕落過程中并不會被完全燒毀，仍有10-40％的殘骸返回地球表面，對地表的生命群體、建筑設施、生態環境等具有很大威脅，因此，對即將隕落的空間目標進行密集監測、精確預報隕落時間和落點，對于掌握太空態勢變化、及時規避損害等具有重要意義，進行空間目標隕落預報計算，最好的方法是在獲取大量測量數據的基礎上確定精確軌道并解算彈道系數，但是只有少數國家具有獲取再入目標測量數據的能力,大部分只能依靠公開的TLE(Two Line Element，兩行根數)進行預報，目前，對于如何使用TLE進行隕落預報主要從兩個方面進行研究，一是如何基于TLE確定空間目標的精密軌道，二是怎樣解析出大氣阻力系數、光壓系數等空間目標的關鍵參數。

大氣阻力是即將隕落空間目標所受的最主要非保守攝動力。進行精確隕落預報的主要難點在于軌道確定和大氣阻力建模，最優的方法是在獲取大量測量數據的基礎上確定精確軌道并解算彈道系數。但是目前只有少數國家具有獲取隕落目標測量數據的能力，大部分只能依靠公開的TLE(Two Line Element，兩行根數)進行預報。基于TLE進行隕落預報最簡單的方法是通過調整空間目標的彈道系數，使較老TLE預報至較新TLE歷元時預報的半長軸與較新TLE的實際半長軸一致，這種方法的缺點是預報結果的精度受TLE精度的影響明顯。為減小TLE帶來的誤差，TLE使用前需先進行過濾篩選，剔除異常值后對多組TLE使用最小二乘法擬合彈道系數，或者根據多組TLE生成偽測量數據，重新確定軌道并解算彈道系數。從公開資料看，當前隕落預報的誤差基本在10～30％之間，大氣環境異常或者空間目標結構發生較大變化的情況下誤差可能超過30％。

傳統的基于編目根數(包括TLE)的空間目標隕落預報方法一般使用數值法進行計算，由于可以使用高精度的三維大氣密度模型，相較于分析法，數值法精度更高，但是計算效率低，難以適用于大批量空間目標的情況。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法，解決了現有分析法預報精度不高、數值法計算效率低的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于編目根數序列的高精度空間目標隕落預報方法，具體包括以下步驟：

步驟一、解析編目根數系列作為實測軌道值；

步驟二、建立軌道攝動模型：考慮的攝動力模型包括地球非球形攝動(J₂、J₃項)、大氣阻力攝動及日月引力攝動，攝動方程為：

步驟三、計算彈道系數：其具體包括以下步驟：