[发明专利]一种用于确定航天器解体碎片不确定性参数分布的方法

说明书

本发明公开了一种用于确定航天器解体碎片不确定性参数分布的方法，包括以下步骤：获取待处理航天器解体碎片的相关参数，包括位置、质量、数量、能量和不确定；根据所有碎片的位置集合确定整个包络区域，即碎片不确定性参数的计算域，并对计算域按位置分辨率要求进行细分；将每一个碎片的待求参数按照一定的分布规则分布到计算域内；待求参数原本集中于一点，经过分布后，变为一个区域内的参数密度；对计算域内的碎片参数分布求和，得到所有碎片的不确定性参数在整个计算域内的分布。本发明通过对解体碎片参数在一定范围内的地面密度分布，便于对碎片参数数据后续相关分析，为后续的碎片参数评估提供数据支撑。

技术领域

本发明属于航天动力学计算技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于确定航天器解体碎片不确定性参数分布的方法。

背景技术

近地航天器受气动阻力等因素影响，其轨道高度会逐渐降低，若不进行轨道维持，则将最终再入大气层。另外，也有部分航天器，如和平号空间站等，处于种种原因考虑会主动再入大气层。在再入过程中，航天器受强气动力热影响会发生解体，产生大量碎片，其中大部分会被烧蚀，但仍有大约10％～40％的干质量会到达地面。为分析残存碎片对地面的影响，需要确定碎片参数在地面的分布。航天器再入解体后，会生成大量碎片。由于数量太大且随机因素众多，在数值模拟中逐一跟踪既不现实也不必要。可以将碎片按一定规则分为有限组，每个组拥有数量不等的同一类碎片，并在数值模拟中视为一个整体。当碎片到达地面时，会得到碎片的位置、质量、数量、能量等参数，根据算法的不同，还可以获得参数的不确定度。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于确定航天器解体碎片不确定性参数分布的方法，包括以下步骤：

步骤一、获取待处理航天器解体碎片的相关参数，包括位置、质量、数量、能量和不确定度；

步骤二、根据所有碎片的位置集合确定整个包络区域，即碎片不确定性参数的计算域，并对计算域按位置分辨率要求进行细分；

步骤三、将每一个碎片的待求参数按照一定的分布规则分布到计算域内；待求参数原本集中于一点，经过分布后，变为一个区域内的参数密度；

步骤四、对计算域内的碎片参数分布求和，得到所有碎片的不确定性参数在整个计算域内的分布。

优选的是，其中，所述碎片的参数种类须一致，其中位置参数是必须参数，通常以经纬度形式给定；碎片质量、数量和能量参数为可选的待分布参数，且质量、数量和能量参数至少应包含一个。

优选的是，其中，所述碎片参数的不确定度用(α，δ)表示，其中δ为正实数，α∈(0,1]；以获取的碎片位置为基准点，(α，δ)表示不确定性参数总量的α分布在以基准点为圆心，半径为δ的区域内。

优选的是，其中，所述步骤二中确定包络区域的具体方法为：首先根据所有碎片的位置，确定一个能包络所有碎片的最小矩形区域；再将该矩形区域向外扩展一定范围，确保后续参数分布不会超出计算域。

优选的是，其中，所述计算域的范围确定后，根据所需要的参数位置分辨率，将计算域划分为一定数量的细小矩形网格，每个细小矩形网格即为碎片参数分布的计算单元，且细小矩形网格的大小决定了最终分布的精细度。

优选的是，其中，所述分布规则为圆锥型线性分布规则，以碎片位置为中心点，以符合碎片参数不确定度的方式确定具体分布形式和系数。

优选的是，其中，所述分布规则为二维正态分布，以碎片位置为中心点，以符合碎片参数不确定度的方式确定具体分布形式和系数。

优选的是，其中，每个碎片都会对计算域一定范围内细小网格产生影响，在每一个细小网格对所有碎片求和，即得到所有碎片在整个计算域内的分布。