[发明专利]一种基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法

说明书

本发明公开了一种基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法，具体包括以下步骤：S1、基于单组TLE计算空间目标的轨道周期一阶衰减量ΔT，S2、计算大气密度参考高度H，S3、计算轨道寿命L，本发明涉及航天测量与控制技术领域。该基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法，大大提高了轨道寿命计算精度，满足了实际应用需求，有效的解决了轨道寿命计算时使用SGP4模型计算误差过大、单组TLE求解弹道系数难度大、数值积分方法效率低问题，轨道寿命计算精度基本小于20％，且由于使用分析方法直接计算，计算效率与数值积分方法相比优势明显，完全满足大批量空间目标轨道寿命计算的实际应用需求。

技术领域

本发明涉及航天测量与控制技术领域，具体为一种基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法。

背景技术

空间目标轨道寿命分析是进行空间碎片减缓研究、太空态势推演、航天发射活动规划等的重要内容，例如，《IADC空间碎片减缓指南》要求低轨卫星在其任务结束后，在轨时间不能超过25年，即低轨卫星的轨道寿命应小于25年，目前，只有极少数从事太空活动的国家或组织具备空间目标持续探测的能力，大部分只能依靠美国战略司令部于space-track网站发布的双行根数(Two Line Element，TLE)进行空间目标的轨道寿命分析，传统的空间目标轨道寿命计算方法一般基于多组TLE使用数值积分方法进行轨道外推，直到轨道高度低于一定值，但是存在一些只能使用单组TLE进行轨道寿命分析的情况，例如，基于多组TLE的轨道寿命分析方法计算效率较低，难以适用于大批量空间目标的轨道寿命分析；反卫星作战中或卫星碰撞事件发生后需要尽快进行衍生碎片的轨道演化分析，而多组TLE往往需要等待较长时间。

基于单组TLE进行轨道寿命分析，最直接的办法就是使用SGP4模型进行轨道外推，直到轨道高度低于一定值(一般取近地点高度低于80公里)，但是进行中长期预报时误差容易发散，难以满足实际应用需求，选取NORAD编号为28471、37820、38853、38253的空间目标作为算例，使用SGP4模型直接进行轨道寿命计算的误差如表1所示。

表1使用SGP4模型进行轨道寿命计算的误差

其中：

可见，使用SGP4模型直接外推计算轨道寿命，误差基本在80％以上，有时甚至可能超过150％，精度太差难以满足实际应用的需求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法，解决了现有的目标轨道寿命快速分析方法，轨道寿命计算时使用SGP4模型计算误差过大、单组TLE求解弹道系数难度大、数值积分方法效率低，在进行中长期预报时误差容易发散，难以满足实际应用需求的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于单组TLE的空间目标轨道寿命快速分析方法，具体包括以下步骤：

S1、基于单组TLE计算空间目标的轨道周期一阶衰减量ΔT，具体包括以下步骤：

a1、解析TLE中的Bstar值，若Bstar不为正，则认为TLE根数错误，计算终止，记TLE第一行54-59列为IB，60-61为IEXP，则：Bstar＝IB×10^IEXP-5；

a2、计算TLE历元时刻t₀的轨道周期T，记TLE第二行53-63列为REV，则：

a3、以TLE为输入，使用SGP4模型计算t₀-1d时刻的轨道周期T'，去除短周期项后，得到t₀-1d时刻的平均轨道根数则：