[發(fā)明專利]一種空間碎片軌道快速演化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011164513.8
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112307615A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫沖;陳建林;張震;袁源
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: 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

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，對空間解體模型進行空間解體模擬，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，對所有碎片的速度增量采用多項式進行建模，形成初始軌道狀態(tài)集合；

步驟3，對步驟2的初始軌道狀態(tài)集合進行泰勒多項式近似，設(shè)置演化時間，在多項式框架下積分動力學(xué)模型，得到以位置增量和速度增量為變量的多項式；

步驟4，以各碎片的初始速度增量及步驟3得到的多項式為基礎(chǔ)，得到各碎片在最終時刻的狀態(tài)，完成碎片的多項式軌道演化和所有碎片的統(tǒng)計信息演化。

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(L_c)按照公式(1)計算：

N(L_c)＝S6L_c^-1.6 (1)

式(1)中，L_c為特征長度，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)計算：

式(2)中，η＝A/M；θAlg(L_c)；ε(θ)均為由空間解體模型確定的權(quán)系數(shù)，μ_i和σ_i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)計算：

M＝A_X/η (3)

式(3)中，A_X由空間解體模型和碎片的特征長度確定，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)計算：

式(4)中，νAlg(Δυ)；均值μ_ν＝0.9γ+2.90；方差σ_ν為0.4，速度增量沿三個方向隨機均勻分布。

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＝{Δν_i|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；Δν_i為第i個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模型和攝動矢量場動力學(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導(dǎo)致的加速度矢量；為太陽引力攝動導(dǎo)致的加速度矢量；為月球引力攝動導(dǎo)致的加速度矢量；為太陽光壓攝動導(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)，使用多項式框架下對動力學(xué)方程進行多項式積分并得到多項式形式的近似解。

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，所述多項式形式的狀態(tài)解為：

式(7)中，n由多項式展開階數(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；c_ji為多項式系數(shù)；β_ji為多項式展開式；f表示最終時刻t_f。

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，所述的泰勒多項式近似是對空間碎片的初始速度增量進行多項式形式的描述，得到描述空間碎片運動規(guī)律的常微分方程，并對常微分方程的矢量場進行泰勒多項式近似。