【技术实现步骤摘要】
一种航天器气动融合轨道摄动分析方法
[0001]本专利技术涉及航天预报领域，具体地，涉及一种航天器气动融合轨道摄动分析方法。
技术介绍
[0002]寿命末期大型航天器返回再入地球大气层的过程可以分为无控再入和受控离轨再入。其中无控再入的大型航天器通常由于通信故障造成失控，最终自然离轨再入大气层。历史上大型航天器失效后再入大气层的案例较多，如美国的“Skylab”空间站。大型航天器寿命终止后离轨自然陨落，将在低地球轨道环境大气阻力和地球引力等摄动因素影响下，轨道高度逐渐衰降至最终再入大气层，在此情况下航天器飞行姿态、轨迹和落区均不可控，必须依靠提前预报的手段来规避解体碎片对人口密集区造成事故的风险。能够在轨道衰降过程对航天器的轨道演化进行准确可靠的跟踪预报，可以显著减小再入解体落区危害性，提高再入预报精度，同时对发展空间非合作目标的轨道预报、碰撞预警及在轨服务技术也有十分重要的意义。
[0003]通常航天器的整个自然陨落过程分为轨道衰减过程、再入解体、解体残骸碎片散布，各阶段的分界点分别可假设为轨降再入点和航天器解体。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种航天器气动融合轨道摄动分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：基于航天器初始时刻对应观测数据中的星历数据和瞬时轨道根数信息，生成所述航天器的第一两行根数轨道根数信息；步骤2：基于所述航天器的第一两行根数轨道根数信息的状态变量，计算获得所述航天器的初始轨道高度和初始速度矢量；基于所述航天器的初始姿态观测数据，建立描述所述航天器姿态变化的坐标旋转矩阵，根据所述坐标旋转矩阵将所述初始姿态观测数据换算得到初始攻角和初始侧滑角；步骤3：基于所述初始轨道高度、所述初始速度矢量、所述初始攻角和所述初始侧滑角，计算获得所述航天器的初始气动阻力系数和初始气动干扰力矩系数；步骤4：基于所述初始气动阻力系数和所述航天器的面质比计算获得弹道系数，利用所述弹道系数替换所述第一两行根数轨道根数信息中的阻力项，获得第二两行根数轨道根数信息；步骤5：基于所述第二两行根数轨道根数信息和轨道预报模型进行轨道根数信息外推计算，获得下一时刻对应的所述航天器的轨道高度和速度矢量；若步骤5中获得的所述轨道高度达到再入轨道高度，则输出下一时刻对应的所述航天器的星历数据和轨道信息；若所述步骤5中获得的所述轨道高度未达到再入轨道高度，则执行步骤6；步骤6：基于所述初始姿态观测数据和所述初始气动干扰力矩系数，利用所述航天器的状态方程，计算获得所述航天器下一时刻对应的姿态角数据，并根据所述坐标旋转矩阵将所述姿态角数据换算得到下一时刻对应的攻角和侧滑角；步骤7：将所述步骤5中获得轨道高度、速度矢量和所述步骤6中的攻角和侧滑角带入步骤3中计算获得下一时刻对应的所述航天器的气动阻力系数和气动干扰力矩系数，并基于下一时刻对应的所述航天器的气动阻力系数和气动干扰力矩系数继续迭代执行步骤4至步骤7，直至所述步骤5中获得的所述轨道高度达到再入轨道高度。2.根据权利要求1所述的航天器气动融合轨道摄动分析方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：获得J2000地心惯性坐标系下的所述航天器初始时刻对应的观测数据，基于所述观测数据中的星历数据和瞬时轨道根数信息，生成TEME瞬时真赤道平春分点坐标系下的所述第一两行根数轨道根数信息。3.根据权利要求1所述的航天器气动融合轨道摄动分析方法，其特征在于，所述轨道预报模型为SGP4模型。4.根据权利要求1所述的航天器气动融合轨道摄动分析方法，其特征在于，两行根数轨道根数信息的状态变量表示为：其中，为时间，为两行根数形式的平均轨道根数，为时间的状态矢量，包括位置和速度，为SGP4模型函数，初始时刻对应的变量为两行根数形式的平均轨道根数，，包括偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、平近点角和平均角速度；
两行根数中的阻力项为归一化的大气阻力系数，计算形式为：其中，弹道系数计算形式为：其中，为无量纲...
【专利技术属性】
技术研发人员：高兴龙，李志辉，陈钦，彭傲平，丁娣，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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