一种轨道行为数据集构建方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种轨道行为数据集构建方法、系统、设备及存储介质，属于航空航天技术领域，基于轨道行为数据集构建系统实现轨道行为数据集构建方法，本方法是一种基于相对轨道动力学的轨道行为形成条件分类的方法，具有模型简单、物理意义明确和构造条件可控等优点。本发明专利技术首先明确“轨道行为”的定义，分析形成条件，并在条件中引入随机信息，形成不同的轨道行为“族”，可以针对不同的轨道高度，空间区域和探测感知能力构建不同的数据集，从而为空间安全机动、空间轨道博弈等学术研究、工程应用提供数据样本。提供数据样本。提供数据样本。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道行为数据集构建方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及航空航天
，涉及一种基于相对轨道动力学方程的异动行为的系统性分类技术，尤其涉及一种轨道行为数据集构建方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着航天技术的发展，在轨运行的航天器数量日益增多，当前，绕地球飞行的可跟踪人造物体共有数万颗，而在这些航天器中，正常运行的只有两千余颗，其他的为故障失效航天器，或者由航天器解体残剩的空间碎片。失效航天器、空间碎片以及未知航天器(未能识别身份)，统称为空间非合作目标航天器，简称为非合作目标。这些空间非合作目标航天器的存在，一方面占用了轨道资源，另一方面它也可能会碰撞正常航天器，从而给后者的运行带来潜在的安全隐患。我们将存在潜在威胁和安全隐患的相对轨道称之为“非合作目标的轨道行为”。因此，实现对非合作目标的轨道预测和安全预警，在轨航天器实施轨道机动进行有效规避极为重要。
[0003]目前对非合作目标的轨道预测和安全预警的方法主要集中在对空目标碰撞风险评估，常用的有碰撞预警的区域方法和碰撞概率方法等[1][2]，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道行为数据集构建方法，其特征在于，包括步骤如下：S1:定义非合作目标的多种轨道行为以及每一种轨道行为对应的形成条件；S2:设定参考航天器轨道高度H，星载设备探测距离L
max
；S3:设定数据集样本初始容量N，数据集样本最大容量N
max
撞击拦截阈值L
min
；S4:针对某一种轨道行为，利用该轨道行为的形成条件确定非合作目标当前时刻的位置初始信息和速度初始信息，并在上述初始信息中引入随机信息；S5:依据非合作目标引入随机信息后的信息，计算得出非合作目标运动状态数据并记录生成非合作目标运动状态数据列表，同时计算航天器与非合作目标的相对距离L(t)，根据L(t)与L
min
的关系判断是否满足轨道行为条件：若满足，继续下一步；否则，在当前轨道行为下，跳转执行S4；S6:筛选S5中满足L(t)＜L
max
的非合作目标运动状态数据作为数据集样本并更新非合作目标运动状态数据列表与数据集样本初始容量N；S7:若N≥N
max
，截取非合作目标运动状态数据列表作为轨道行为数据集；否则，在当前轨道行为下，跳转执行S4。2.根据权利要求1所述的一种轨道行为数据集构建方法，其特征在于，S1中定义5种非合作目标轨道行为，分别为空间绕飞、循环抵近、定点跟踪、交汇撞击和空间掠飞。3.根据权利要求2所述的一种轨道行为数据集构建方法，其特征在于，所述空间绕飞表示当中心航天器位于非合作目标相对轨迹在轨道平面投影内时的轨道行为，其形成条件为：式中，b代表闭合轨迹在轨道平面投影椭圆的短半长轴；中心航天器的平均角速度为a为中心航天器的半长轴，μ为地球引力系数，取航天器与非合作目标的相对距离为t为时间序列；x表示相对坐标系下轨道径向的位置分量；y表示相对坐标系下飞行方向的位置分量；z表示相对坐标系下轨道角动量方向的位置分量；x0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道径向的位置分量；y0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻飞行方向的位置分量；z0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道角动量方向的位置分量；表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道径向的速度分量；表示相对坐标系下初始时刻t0时刻飞行方向的速度分量；
表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道角动量方向的速度分量；空间绕飞轨道行为下引入随机信息的具体步骤如下：定义长度r
o
与相位角θ
o
，其中，r
o
表示为非合作目标与中心航天器的初始距离；θ
o
表示非合作目标初始位置与中心航天器的x轴夹角；引入随机参数rand(1)表示0～1范围内的随机数，并且rand(1)每次都表示不同的随机数，则有在确定长度r
o
与相位角θ
o
之后，同时考虑到轨迹闭合条件，取4.根据权利要求2所述的一种轨道行为数据集构建方法，其特征在于，所述循环抵近表示中心航天器位于非合作目标相对轨迹在轨道平面投影外时，此时相对轨迹为闭合曲线的轨道行为，其形成条件为：式中，b代表闭合轨迹在轨道平面投影椭圆的短半长轴；中心航天器的平均角速度为a为中心航天器的半长轴，μ为地球引力系数，取航天器与非合作目标的相对距离为t为时间序列；x表示相对坐标系下轨道径向的位置分量；y表示相对坐标系下飞行方向的位置分量；z表示相对坐标系下轨道角动量方向的位置分量；x0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道径向的位置分量；y0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻飞行方向的位置分量；z0表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道角动量方向的位置分量；表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道径向的速度分量；
表示相对坐标系下初始时刻t0时刻飞行方向的速度分量；表示相对坐标系下初始时刻t0时刻轨道角动量方向的速度分量；循环抵近轨道行为下引入随机信息的具体步骤如下：定义长度r
o
与相位角θ
o
，其中，r
o
表示为非合作目标与中心航天器的初始距离；θ
o
表示非合作目标初始位置与中心航天器的x轴夹角；并引入随机参数rand(1)表示0～1范围内的随机数，则有在确定随机长度r
o
与相位角θ
o
之后，同时考虑到轨迹闭合条件，取式中，函数sign为符号函数。5.根据权利要求2所述的一种轨道行为数据集构建方法，其特征在于，所述定点跟踪表示中心航天器与非合作目标运动状态相对静止时的轨道行为，其形成条件为：式中，航天器与非合作目标的相对距离为t为时间序列；x表示相对坐标系下轨道径向的位置分量；y表示相对坐标系下飞行方向的位置分量；z表示相对坐标系下轨道角动量方向的位置分量；x0表示相对坐标系下初始时刻t0时...

【专利技术属性】
技术研发人员：党朝辉，孙钦伯，唐生勇，卫国宁，吴斌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：