基于非线性偏差传播的空间碎片搜索研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张利军
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| 答辩日期 | 2024-07-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李荣旺 |
| 关键词 | 空间碎片 轨道偏差演化 碎片激光测距 捕获概率 目标搜索路径 |
| 学位专业 | 天体测量与天体力学 |
| 其他题名 | Research on Space Debris Searching Based on Nonlinear Uncertainty Propagation |
| 英文摘要 | 随着各国巨型星座计划的开展，空间目标的数量将快速膨胀，发生爆炸或碰撞解体事件的风险也急剧增加，大力发展对空间碎片的跟踪监视新技术, 能有效增强对空间碎片的碰撞预警能力, 保障航天活动的安全顺利开展。目前空间碎片激光测距蓬勃发展，测距精度可达分米级，其高精度的激光测距数据能够提供更高精度的碎片轨道信息。空间碎片激光测距的主要难点是预报精度低和由于漫反射而产生的激光回波信号弱，因此对指向和信噪比有很高的要求。预报偏差较大的影响体现在以下两方面：距离偏差过大会导致接收系统中单光子探测器开门时间内探测不到回波光子；视位置偏差过大则会导致发射激光不能覆盖目标。为此，本文针对空间碎片激光测距初始观测搜索问题，基于轨道偏差演化，主要完成了如下工作:首先，提出了一种联合无迹变换与高斯混合模型的方法，用于进行轨道偏差传播。假定初始偏差服从高斯分布，在经过动力学系统的非线性传播后，偏差会呈现非高斯特征，因此通过高斯混合模型去逼近初始的概率密度函数，通过无迹变换方法去预报子高斯，最后合并子高斯，获得准确的终端概率密度函数。通过与蒙特卡洛方法的结果进行比较，验证了该方法的准确性（预报距离误差不超过20m，角度误差 2′′ 以内），并且在保证精度的同时有效降低了计算耗时，该方法计算耗时 1 分钟以内，而蒙特卡洛仿真需超过两小时，计算效率提升上百倍。其次，基于所得到的偏差结果，进一步提出了捕获概率的概念，并进行了相应的计算。这一概念有助于评估目标在搜索过程中被观测到的可能性，为后续的路径规划和决策提供了重要参考。最后，提出了基于偏差结果的搜索路径，通过计算捕获概率，与通常时间偏差修正的搜索路径进行对比，对提出的目标搜索路径进行了全面评估，表明新的搜索路径更加的合理。本文的工作也可应用于地影区无法进行光学引导时的激光测距目标搜索。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28015]  |
| 专题 | 云南天文台_应用天文研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张利军. 基于非线性偏差传播的空间碎片搜索研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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