[發明專利]一種基于軌道參數的評估場景大樣本生成方法

在審

• 申請號: 202011205458.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112231929A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 彭靖;涂歆瀅
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;付雷杰

本發明公開的基于軌道參數的評估場景大樣本生成方法，基于評估任務確定評估場景大樣本參數及評估場景大樣本參數取值范圍，評估場景大樣本參數包括軌道預設參數和天氣參數；根據評估場景大樣本參數及參數取值范圍，確定每個評估場景大樣本參數的抽樣數值集合；基于全因子設計模型，根據評估場景大樣本參數的個數以及抽樣數值集合生成評估場景大樣本參數矩陣；基于軌道根數的約束關系，根據軌道預設參數確定和補充評估場景大樣本參數矩陣中的每個評估場景大樣本參數的軌道要素補充參數；根據評估場景大樣本參數矩陣組合軌道預設參數、天氣參數、軌道要素補充參數為評估場景大樣本。能夠簡化評估場景大樣本參數維度，全面有效覆蓋樣本，降低樣本參數矩陣的規模。

技術領域

本公開屬于航天器體系效能評估技術領域，特別是涉及到一種基于軌道參數的評估場景大樣本生成方法。

背景技術

航天器體系效能評估是基于各技術指標及其綜合指標，按照一定加權算法，描述航天器體系完成任務的能力，預測評估航天器體系對用戶需求或任務的滿足程度，為合理利用資源提供決策依據。

利用仿真方法實現航天器體系效能評估任務一般流程是首先創建評估場景，再根據場景下的仿真計算結果按照一定的評估準則進行評估指標計算和評價分析。評估任務完成的效果除了與指標選取和綜合計算的合理性有關之外，還與場景的配置選取有關。研究中可以通過增加場景樣本量的方法，利用多次仿真的結果進行評估計算，并對評估結果進行統計分析，從而提升評估結果置信度，達到評估結果科學客觀的目的。

引入場景大樣本方式提升航天器體系效能評估置信度，首選需要選擇評估場景中可設計因素，確定因素水平，再利用試驗設計方法進行樣本設計。已有的航天器體系級仿真場景一般是在已有的衛星體系場景下，即必須先確定有限的幾種衛星組合并給定衛星的軌道要素數據，樣本設計主要考慮環境因素中的氣象環境。設計的方法為以云、雨、霧等天氣為樣本設計因子，各種天氣的出現概率為因子水平數，在后續的仿真計算中考慮的是各種天氣對衛星及載荷工作的影響概率。采用這種方法設計的評估場景樣本解決的是衛星及組合的星下點覆蓋基本確定的評估問題，依賴衛星體系設計結果輸入，評估任務無法獨立運行且評估樣本量覆蓋性不夠；其次，采用這種方法對環境因素進行設計，因子參數很難作用于載荷影響效應計算，不能應用于如季節性、地域性等體系應用效能評估統計分析，導致評估結果難以表征實際應用效果的缺陷。

為了克服上述缺陷問題，直接將衛星的軌道設計參數、以及天氣數值作為樣本設計因子的作法并不可取。因為常用的衛星軌道設計方法選取的軌道外推模型，需要對6個軌道參數及時間等多個參數進行設計?？梢杂糜诒碚魈鞖獾膮涤袦囟取穸取L、云、雨、海況等多個類型的一系列參數。直接將軌道設計參數和天氣參數作為大樣本設計因素會帶來樣本量巨大，體系設計仿真計算分析工作量過大的缺點問題。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種基于軌道參數的評估場景大樣本生成方法，能夠簡化評估場景大樣本參數維度，在無需預先設計新增衛星及星座方案的情況下，既保證樣本全面有效覆蓋，又降低樣本參數矩陣的規模，對體系效能評估進行科學統計分析。

根據本公開的一方面，提出了一種基于軌道參數的評估場景大樣本生成方法，所述方法包括：

基于評估任務確定評估場景大樣本參數及評估場景大樣本參數取值范圍，所述評估場景大樣本參數包括評估場景軌道預設參數和評估場景天氣參數；

根據所述評估場景大樣本參數及評估場景大樣本參數取值范圍，確定每個所述評估場景大樣本參數的抽樣數值集合；

基于全因子設計模型，根據所述評估場景大樣本參數的個數以及所述評估場景大樣本參數的抽樣數值集合生成所述評估場景大樣本參數矩陣；

基于軌道根數的約束關系，根據所述軌道預設參數確定和補充所述評估場景大樣本參數矩陣中的每個評估場景大樣本參數的軌道要素補充參數；