基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法技术

本发明专利技术公开的基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法，属于航空航天技术领域。本发明专利技术实现方法为：构建小行星高精度轨道动力学模型；根据位置速度矢量得到近心点半径和双曲超速参数；利用状态转移矩阵推导保守撞击条件；如果不满足保守撞击条件，排除蒙特卡洛打靶中不能够撞击地球的小行星轨道预测；如果满足保守撞击条件，利用变分法推导近心点半径偏差量和双曲超速方向角度偏差量的表达式；根据引力锁孔面积数值计算引力锁孔面积的累积分布函数；根据满足保守撞击条件的小行星轨道预测数目占所有蒙特卡洛打靶的小行星轨道预测数目比例和引力锁孔面积估计值，计算出小行星在给定时刻的撞击概率，即实现小行星撞击概率评估。概率评估。概率评估。

【技术实现步骤摘要】
基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法


[0001]本专利技术涉及一种小行星撞击概率评估方法，特别涉及一种基于计算引力锁孔面积的小行星撞击概率评估方法，属于航空航天


技术介绍

[0002]潜在危险小行星(PHAs)是指那些最小轨道交叉距离(MOID)小于等于0.05AU且绝对星等小于等于22.0的小行星，根据IAU的小行星数据库，目前有约2200颗小行星被列为PHAs。这些小行星受到地球和火星引力的摄动等，多次近距离飞越地球，具有撞击地球带来全球性灾难的可能性。因此，潜在危险小行星及行星防御受到广泛关注。量化评估PHAs撞击地球概率是行星防御中的第一步。
[0003]为了对PHAs可能的地球撞击做出预报，目前已发展了多种评估小行星撞击地球可能性的方法。在先技术【1】(参见Chodas P.W.Estimating the impact probability of a minor planet with the Earth.[J]Bull.Am.Astron.Soc.,1993,25:1236.)评估小行星撞击地球概率研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、针对潜在危险小行星轨道范围特点，考虑中心天体引力、第三体引力摄动、太阳光压摄动、雅克夫斯基效应摄动，构建小行星高精度轨道动力学模型；步骤二、测得t
i
时刻小行星的轨道位置矢量和速度矢量，并添加观测误差，得到用于轨道预测的小行星轨道初值，基于步骤一构建的小行星高精度动力学模型进行蒙特卡洛打靶实现小行星轨道预测，并记录下小行星飞越地球位置速度矢量，根据位置速度矢量得到近心点半径和双曲超速参数；将所述近心点半径和双曲超速参数代入状态转移矩阵，利用状态转移矩阵推导小行星速度改变量与小行星
‑
地球交会距离的关系，并构建保守撞击条件；判定小行星是否满足保守撞击条件，如果不满足保守撞击条件，将小行星撞击地球概率判定为0，排除蒙特卡洛打靶中不能够撞击地球的小行星，节省小行星撞击概率评估运算资源，提高小行星撞击概率评估效率；如果满足保守撞击条件，转移至步骤三；步骤三、利用变分法推导近心点半径偏差量和双曲超速方向角度偏差量的表达式，代入引力锁孔面积定义式得到引力锁孔面积计算公式；将步骤二得到的小行星相对地球的近心点半径和双曲超速大小代入所述引力锁孔面积计算公式得到引力锁孔面积；步骤四、根据步骤二中蒙特卡洛打靶记录及保守撞击条件判定统计出满足保守撞击条件的预测的小行星轨道数目；然后根据步骤三中计算的引力锁孔面积数值计算引力锁孔面积的累积分布函数，并根据任务需求预设置信度选取引力锁孔面积估计值；最后根据满足保守撞击条件的小行星轨道预测数目占步骤二中所有蒙特卡洛打靶的小行星轨道预测数目比例和引力锁孔面积估计值，计算小行星在步骤二中给定t
t
时刻撞击地球的概率，即基于引力锁孔面积计算实现小行星撞击概率评估。2.如权利要求1所述的基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法，其特征在于：还包括步骤五，根据步骤四得到的小行星撞击地球概率能够作为行星防御工程实施的判据，当小行星撞击地球概率超过阈值时，实施行星防御，避免小行星撞击地球。3.如权利要求1或2所述的基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法，其特征在于：步骤一实现方法为，潜在危险小行星日心轨道主要位于地球至木星轨道范围，受到地球、火星和木星带来的第三体引力摄动；第三体引力摄动p
third
表达式为其中，μ
pl
表示第三体的引力常数，r
pl
表示第三体相对中心天体位置矢量，Δ表示第三体相对小行星的位置矢量；太阳光压摄动p
SRP
表达式为其中，S
A
为小行星垂直太阳光横截面积，e为太阳辐射通量，m为小行星质量，c为光速，n为太阳光方向单位矢量；
雅克夫斯基效应是各向异性热辐射的辐射反冲导致小行星经历长期半长轴漂移，雅克夫斯基效应对小行星轨道也有较显著影响，表示为横向加速度其中，A为反照率，φ(r)为标准辐射力因子，γ为倾角，Θ为热参数且考虑中心天体引力、如式(1)所述第三体引力摄动、如式(2)所述太阳光压摄动、如式(3)所述雅克夫斯基效应摄动，构建如式(5)所示的小行星高精度轨道动力学模型；小行星轨道动力学模型为其中，μ为太阳引力常数，r为小行星相对太阳的位置矢量，为轨道面内与位置矢量垂直指向速度方向的横向单位矢量。4.如权利要求3所述的基于引力锁孔面积计算的小行星撞击概率评估方法，其特征在于：步骤二实现方法为，在t
i
时刻测得小行星的轨道位置矢量和速度矢量分别为r
d
和v
d
，将观测误差三维随机矢量ξ、三维随机矢量ζ、三维随机矢量η代入r
d
和v
d
，得到用于轨道预测的小行星轨道初值r
i
和v
i
分别为其中，三维随机矢量ξ各分量分别为服从均值为0标准差为位置精度σ
r
的随机数，三维随机矢量ζ各分量分别为服从均值为0标准差为速度精度σ
v
的随机数，三维随机...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔栋，唐玉华，曹知远，李翔宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：