[發(fā)明專利]一種空間碎片軌道快速演化方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011164513.8 | 申請(qǐng)日： | 2020-10-27 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN112307615A | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-02-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 孫沖;陳建林;張震;袁源 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06F30/20 | 分類號(hào)： | G06F30/20 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 李紅霖 |
| 地址： | 710072 陜西*** | 國(guó)省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 空間 碎片 軌道 快速 演化 方法 | ||
1.一種空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1，對(duì)空間解體模型進(jìn)行空間解體模擬，得到一系列不同大小的碎片，以及碎片的面質(zhì)比、質(zhì)量和速度增量；
步驟2，對(duì)所有碎片的速度增量采用多項(xiàng)式進(jìn)行建模，形成初始軌道狀態(tài)集合；
步驟3，對(duì)步驟2的初始軌道狀態(tài)集合進(jìn)行泰勒多項(xiàng)式近似，設(shè)置演化時(shí)間，在多項(xiàng)式框架下積分動(dòng)力學(xué)模型，得到以位置增量和速度增量為變量的多項(xiàng)式；
步驟4，以各碎片的初始速度增量及步驟3得到的多項(xiàng)式為基礎(chǔ)，得到各碎片在最終時(shí)刻的狀態(tài)，完成碎片的多項(xiàng)式軌道演化和所有碎片的統(tǒng)計(jì)信息演化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，步驟1所述空間解體模擬后得到的碎片的數(shù)量N(Lc)按照公式(1)計(jì)算：
N(Lc)＝S6Lc-1.6 (1)
式(1)中，Lc為特征長(zhǎng)度，S為根據(jù)空間解體模型確定的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，步驟1所述碎片的面質(zhì)比p(r,θ)按照公式(2)計(jì)算：
式(2)中，η＝A/M；θAlg(Lc)；ε(θ)均為由空間解體模型確定的權(quán)系數(shù)，μi和σi分別是分布函數(shù)的均值和方差，根據(jù)權(quán)系數(shù)ε(θ)確定；
所述碎片的質(zhì)量M按照公式(3)計(jì)算：
M＝AX/η (3)
式(3)中，AX由空間解體模型和碎片的特征長(zhǎng)度確定，η表示碎片的面質(zhì)比；
所述碎片的速度增量p(v)按照公式(4)計(jì)算：
式(4)中，νAlg(Δυ)；均值μν＝0.9γ+2.90；方差σν為0.4，速度增量沿三個(gè)方向隨機(jī)均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，步驟2所述的初始軌道狀態(tài)集合為：
Ω＝{Δνi|i＝1,…N} (5)
式(5)中，Ω為所有空間碎片速度狀態(tài)增量矢量組成的矢量集；Δνi為第i個(gè)碎片的速度增量矢量；N表示空間碎片的總數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，步驟2所述的建模具體是指，建立空間碎片的地球中心引力場(chǎng)模型和攝動(dòng)矢量場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型：
式(6)中，為空間碎片的位置矢量；為空間碎片的速度矢量；r為空間碎片距離軌道中心的距離；為地球非球形扁狀攝動(dòng)導(dǎo)致的加速度矢量；為太陽(yáng)引力攝動(dòng)導(dǎo)致的加速度矢量；為月球引力攝動(dòng)導(dǎo)致的加速度矢量；為太陽(yáng)光壓攝動(dòng)導(dǎo)致的加速度矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，步驟3的具體操作為，從初始軌道狀態(tài)集合出發(fā)，使用多項(xiàng)式框架下對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行多項(xiàng)式積分并得到多項(xiàng)式形式的近似解。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，所述多項(xiàng)式形式的狀態(tài)解為：
式(7)中，n由多項(xiàng)式展開(kāi)階數(shù)確定；1≤j≤6，j代表笛卡爾坐標(biāo)系中三軸的位置分量和速度分量；cji為多項(xiàng)式系數(shù)；βji為多項(xiàng)式展開(kāi)式；f表示最終時(shí)刻tf。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間碎片軌道快速演化方法，其特征在于，所述的泰勒多項(xiàng)式近似是對(duì)空間碎片的初始速度增量進(jìn)行多項(xiàng)式形式的描述，得到描述空間碎片運(yùn)動(dòng)規(guī)律的常微分方程，并對(duì)常微分方程的矢量場(chǎng)進(jìn)行泰勒多項(xiàng)式近似。
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