空间非合作目标的轨道参数估计与碰撞概率研究

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随着人类进入太空时代,空间战略地位也更加突出。控制空间进而有效利用是当今航天技术发展的重要方向。  论文主要进行空间非合作目标的轨道确定及其碰撞概率计算的研究。在基于己方平台对非合作目标观测进行目标轨道估计的基础上,研究空间非合作目标与己方飞行器的碰撞概率及目标机动概率相关的问题。  论文主要研究成果如下:  (1)论文中定义了相关坐标系,在此基础上建立了空间目标在局部历元惯性系中的状态模型和观测模型,合理简化了空间目标轨道计算,有利于削弱跟踪飞行器本身轨道误差的影响。  (2)论文中建立了目标飞行器状态估计方程,用牛顿迭代法计算两飞行器相遇的最近距离,进行碰撞概率计算。采用观测时刻己方平台的位置和速度,观测平台对目标进行跟踪观测,就能对目标进行轨道估计而不用考虑目标状态。  (3)论文中提出了非合作目标机动概率计算方法。由目标飞行的加速度及其协方差矩阵来判断目标是否机动,若目标存在轨道机动,则加速度较大,由加速度协方差矩阵的包络误差椭球计算的机动概率就大,若目标不存在轨道机动,则加速度较小而且平稳,由加速度协方差矩阵计算的包络误差椭球计算的机动概率就小。  (4)进行仿真验证。通过四个轨道批次轨道观测数据,每个轨道批次在观测数据中分别加上两类不同精度的误差,进行非合作目标轨道计算、预测目标与己方飞行器相遇的最近距离和位置、碰撞概率和目标飞行器的机动概率,由结果验证了算法的正确性。  本文的研究结果有利于己方飞行器对非合作目标进行规避预警,可为在轨飞行器预警系统设计提供一定的技术参考和理论借鉴。
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