基于历史TLE的空间目标轨道预报误差演化规律研究

北美防空司令部(North American Aerospace Defense Command, NORAD)发布的双行根数(Two Line Element, TLE)是广大航天工作者最常用的轨道根数,与其对应的轨道模型是SGP4/SDP4 (Simplified General Perturbation Version 4/Simplified Deep-space Perturbation Version 4)解析模型.由于TLE中并没有包含相应的轨道精度信息,编目轨道的应用范围受到很大的限制.基于Space-Track网站发布的历史TLE数据和配套的SGP4/SDP4动力学模型,采用定轨标预报的方法统计并生成了大量目标轨道的预报误差,通过对预报轨道的时间区间划分给出了每个目标的预报误差随预报时间变化的拟合系数,并进一步对不同类型轨道预报误差的演化规律和特征进行了分类讨论,给出了4种轨道类型目标的轨道预报误差随时间演化的平均解析模型,为拓展双行根数的应用提供有价值的参考.     

非线性相对运动下空间碎片碰撞概率计算的研究

空间目标碰撞概率的计算是航天器进行空间碎片预警和规避机动的基础.为了简化计算,目前国内外在计算碰撞概率问题过程中大多基于线性相对运动的条件,将三维碰撞概率计算积分问题简化为位置误差概率密度函数在圆域内的二维积分问题.但是当空间目标相对运动速度较小时,这种线性运动条件不再成立,就需要在真实的非线性相对运动状态下重新考虑碰...     

双行根数编目体系轨道误差研究

大量空间目标的真实轨道无法精确知道,目前只能通过跟踪观测的数据进行定轨来得到估计轨道,而估计的轨道就会有误差.双行根数(TLE)是广泛使用的一种特殊编目轨道根数,其配套的轨道模型为Simplified General Perturbations 4(SGP4)/Simplified Deep-space Perturbations 4(SDP4)模型.编目轨道的精度主要依赖于相应的观测模型和动力学模型,这些模型一般都不会非常准确,往往会有误差,有些误差可能直接导致编目定轨结果在局部为有偏估计.通过理论研究和仿真模拟,分析了动力学模型中地球非球形引力位田谐摄动项对编目轨道精度的影响,发现TLE编目轨道中存在随时间周期变化的系统差,该系统误差甚至可以达到千米量级.几何构型较好的测站分布在一定程度上可以削弱编目定轨中产生的系统误差,由于力学模型的限制,无法彻底消除.     

碰撞风险评估标准适用性分析

随着空间碎片数量的不断增加,空间目标碰撞预警技术已经受到人们越来越多的关注.早期普遍使用几何区域(BOX)判定法对空间目标的碰撞风险进行评估,但它是一种比较保守的方法,工程实用性低;90年代后开始广泛地研究和采用碰撞概率判定法,这种方法综合考虑空间目标交会时刻的多个参数,但是由于其数学模型对轨道误差数据的依赖程度很高,所以在某些情况下会导致预警结果不准确.通过仿真的方法,模拟两条确定交会的标准精密轨道,由程序生成随机误差加入到标准轨道生成有误差的轨道,计算最接近距离和碰撞概率,并分析二者之间的关系.结果表明,当轨道预报精度较差时,碰撞概率判定法可能会失效,需要结合几何区域判定法进行综合判定,以避免碰撞预警过程中的"误判"和"漏判".     

CHAMP加速仪资料的快速校标研究

对星载加速仪进行校标是有效利用星载加速仪测量数据的基础,目前校标方法都是建立在星载GPS资料处理的基础上,对处理软件和计算设备的要求都非常高.为了满足高层大气阻力研究的需要,提出了一种快速高效的校标方法,即利用GFZ公布的CHAMP卫星快速轨道作为观测资料,采用有尺度因子和线性偏差的加速仪测量值代替非引力模型摄动加速度...