[发明专利]获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、系统及设备

说明书

本发明提供一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，包括：根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率、偏心率变化率、当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；以预定积分步长采用数值积分算法对半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个预定积分步长，获得第n个预定积分步长时空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；计算半长轴和偏心率之间的乘积并确定半长轴与乘积之间的差值，获得空间物体的近地点高度为差值与地球半径之差；当近地点高度小于预设近地点高度时，获得空间物体剩余轨道寿命为第n个预定积分步长对应时刻与初始时刻的差值。

技术领域

本发明涉及航天器轨道动力学领域，尤其涉及一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、系统及设备。

背景技术

轨道寿命是指空间物体在轨道上存留的时间。它是从空间物体进入轨道到陨落为止的时间。部分在轨空间物体主要受大气阻力的作用，实际轨道呈现为不断下降的螺旋线，从而导致近地点高度会逐渐降低，最终使得空间物体落入稠密大气层(离地面100公里)烧毁，其中尺寸较大的空间物体可能在稠密大气层中无法完全烧毁，从而降落到地面上，对地面的人员和财产安全造成危害。

传统计算近地轨道空间物体剩余轨道寿命与实际观测数据相比具有较大差距，获取的轨道寿命不够准确并且计算速度慢。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种计算速度快且准确的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、系统及设备，其中所述方法包括：

根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，计算获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；

以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；

计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及

当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。

在其中一个实施例中，所述获取大气密度，包括：

获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。

在其中一个实施例中，所述根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比的步骤中，所述获取大气面积质量比包括：

获取预设历元时刻范围内所述空间物体的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；

根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，以获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；

根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，以获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；

根据所述半长轴差、时间差、第一变化率和第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。

在其中一个实施例中，所述获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差的步骤包括：