基于多项式近似的空间碎片群体轨道预报算法

作     者：张震 陈建林 孙冲 方群 朱战霞 ZHANG Zhen;CHEN Jianlin;SUN Chong;FANG Qun;ZHU Zhanxia

作者机构：西北工业大学航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072 西北工业大学民航学院西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳市智能操控实验室深圳518060 

出 版 物：《中国空间科学技术》 (Chinese Space Science and Technology)

年 卷 期：2022年第42卷第6期

页      面：89-98页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(11802238)。 

主　　题：空间碎片群 轨道摄动 轨道预报 泰勒展开 多项式近似 标称碎片 关联碎片 

摘      要：快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预报的方法会导致计算量过大。针对该问题,提出一种基于多项式近似的轨道快速预报分析方法。该方法将空间碎片群分为少量的标称碎片和其他大量关联碎片。针对标称碎片的轨道预报采用数值积分求解保证预报精度;而针对其他大量的关联碎片轨道预报问题,采用多项式泰勒展开半解析方法求解,从而在保证预报精度的前提下有效减少空间碎片群轨道预报的计算量。为了验证方法的有效性,对不同空间碎片群进行了轨道预报仿真。仿真结果表明,当轨道预报精度设定在1 m范围内时,多项式近似算法的计算量较蒙特卡洛方法计算效率提高了2.2~17.2倍,验证了所提出方法的有效性。