【技术实现步骤摘要】
一种空间碎片碰撞预警方法
本专利技术涉及碰撞预警方法
,更具体的说是涉及一种空间碎片碰撞预警方法。
技术介绍
太空中空间碎片数量每年在大幅增长，特别是近几年来碎片数量急剧增加，对在轨航天器安全运行构成了严重威胁和破坏，且一旦发生碰撞产生的残骸和碎片将会造成更恶劣的空间环境，对航天活动的安全造成更大的威胁。目前，在轨物体中94％都属于无使用价值的空间碎片。空间碎片常规的监测手段可分为地基监测和天基监测两类，地基观测易受气象、地理位置以及时间的限制，存在监视范围受限、探测时效性不强、数据更新率较慢、且目前地基只能对厘米级及更大尺寸的碎片进行观测、跟踪，而小尺寸的空间碎片(<10cm)则只能通过天基探测的手段进行观测。天基空间碎片监视采用一颗或几颗观测卫星进行空间布局，对其视场范围内的空间碎片进行观测，并将观测信息发送给其他航天器，这种方法具有机动灵活、不受疆域和气象条件限制、可近距离详细观测小尺寸的空间碎片的特点，观测数据精度更高。但是，天基空间碎片监测无法实时、全天时、全天域地追踪空间在轨物体，更无法获知第一手的空...
【技术保护点】
1.一种空间碎片碰撞预警方法，其特征在于，空间碎片定位系统和预警系统；其中，/n所述空间碎片定位系统工作步骤如下：(1)采集连续三帧CCD图像在跟踪暗弱空间碎片时，观测软件连续采集3帧图像，其中第1和3帧图形的曝光时间短，第2帧图像的曝光时间长；采集的3帧CCD图像包含对应的时间和指向信息，存储在计算机内存指定的缓冲区中；(2)第1帧及第3帧图像的底片模型的计算；(3)根据第(1)步骤中采集的3帧图像，通过理论星图和实测星图的匹配结果，在步骤(2)计算第1帧及第3帧图像的底片模型的基础上，再进行第2帧图像的底片模型的计算；供暗弱空间碎片定位时使用；(4)暗弱空间碎片的定位；...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种空间碎片碰撞预警方法，其特征在于，空间碎片定位系统和预警系统；其中，
所述空间碎片定位系统工作步骤如下：(1)采集连续三帧CCD图像在跟踪暗弱空间碎片时，观测软件连续采集3帧图像，其中第1和3帧图形的曝光时间短，第2帧图像的曝光时间长；采集的3帧CCD图像包含对应的时间和指向信息，存储在计算机内存指定的缓冲区中；(2)第1帧及第3帧图像的底片模型的计算；(3)根据第(1)步骤中采集的3帧图像，通过理论星图和实测星图的匹配结果，在步骤(2)计算第1帧及第3帧图像的底片模型的基础上，再进行第2帧图像的底片模型的计算；供暗弱空间碎片定位时使用；(4)暗弱空间碎片的定位；根据第2帧图像的底片模型计算结果，输入暗弱空间碎片的星象灰度质心坐标，给出暗弱空间碎片的定位结果；(5)观测软件系统重复上述步骤，对暗弱空间碎片进行观测；(6)将暗弱空间碎片的定位结果通过显示系统显示出来，以及存储在计算机系统的GPU中；(7)在GPU上移植SGP4/SDP4模型，在CPU上初始化SGP4/SDP4模型参数并分配GPU的内存，设置GPU的线程块的数量以及每个线程块的线程数；(8)在CPU上，获取当前预警的空间碎片的TLE两行轨道要素数据，并将获取的数据复制到上述分配的GPU内存中；(9)在CPU上初始化零拷贝内存指针，将该指针映射到上述GPU内存上，根据当前预警的空间碎片数量结合GPU的可用最大内存以及线程数，计算空间碎片的批次大小；(10)根据上述批次大小，使用零拷贝技术对空间碎片进行分批；(11)所有空间碎片处理完成后，释放分配的GPU内存；
所述预警系统：通过航天器上微波雷达探测到的空间碎片观测信息，利用航天器轨道信息，计算空间碎片在航天器轨道坐标系下的相对运动轨迹，并计算未来T时间内的空间碎片相对航天器的最小距离，通过多次对最小距离的判断，给出预警信息，并启动躲避碰撞的轨道规避程序。
2.根据权利要求1所述的一种空间碎片碰撞预警方法，其特征在于，所述步骤(10)根据上述批次大小，使用零拷贝技术对空间碎片进行分批，以流水线的方式执行如下处理：(10.1)将每个线程块代表一个碎片，每个时间点对应一个线程；(10.2)利用GPU上的SGP4/SDP4模型计算每个碎片每个时间点的轨道参数，进而计算出该碎片在该时间点的碰撞概率；(10.3)将每个碎片在每个时间点的碰撞概率回传CPU并存储。
3.根据权利要求2所述的一种空间碎片碰撞预警方法，其特征在于，所述步骤(9)中批次大小
其中，空间碎片总数为N个，以Δt为时间步长，计算t时间内的所有可能碰撞概率事件；总共开启m个线程块，每个线程块开启n条线程。
技术研发人员：吉旭东，
申请(专利权)人：昆宇蓝程北京科技有限责任公司，昆宇蓝程西安信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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