[发明专利]一种空间目标陨落多模型跟踪引导方法

说明书

本发明公开了一种空间目标陨落多模型跟踪引导方法，包括空间目标陨落预报原理分析、综合使用多个大气模型、结合测站跟踪弧段解大气阻力系数CD、结合雷达测量数据修正大气阻力系数CD和陨落预报计算，本发明科学合理，使用安全方便，结合陨落目标的轨道动力学特性和不同大气模型的适应范围，采用大气模型切换和阻尼因子离散求解的方法进行陨落预报，提高了陨落预报的准确性，并且，能够适应超低轨道的结算与预报，结合跟踪弧段进行CD值的估计，其离散变化尽量符合实测大气的变化趋势，快速引导过程中综合使用多个大气模型，随着高度的变化进行模型替换，通过该方法，将空间目标陨落预报误差缩小至10％以内。

技术领域

本发明涉及轨航天器测控管理技术领域，具体为一种空间目标陨落多模型跟踪引导方法。

背景技术

自1957年人类进入太空以来，已有大约7000颗航天器进入太空，其中，六百多颗卫星自然陨落，空间活动产生了数十万厘米级以上的碎片，航天器陨落的事件越来越多，为了减小航天器陨落产生的损失，需要陨落的预报尽量准确，但目前陨落的准确度很难达到地面人员财产避险的要求，产生误差的主要原因是航天飞行器的动力学模型误差和临近陨落前获取陨落目标的观测数据量少、质量差；

由于大气阻力作用，沿椭圆轨道运行的卫星能量不断耗散，飞行高度不断降低，尤其是远地点下降更快，因而，随着时间的增长，轨道渐趋于圆形，轨道高度进一步下降，在地面高度110km以下，大气密度迅速增加，卫星轨道陡直向下弯曲，几乎垂直进入稠密大气层，最后很快被烧毁或坠落在地球上，卫星陨落预报就是要计算卫星的陨落时间和陨落地点；

卫星陨落预报可以通过数值积分方法直接积分至落地时刻，卫星的寿命和陨落地点也可以给出，但由于大气密度变化较复杂，卫星运动中的姿态也不确定，因此精确计算轨道寿命和陨落地点很困难；

另外，由于目前的大气密度模型具有不同的适用范围，并且都各自存在误差，比如对于300公里的低轨卫星，仅假设大气摄动模型的误差为5％，卫星24小时轨道计算误差就达数公里量级，而其它各种摄动力即使完全忽略，其对轨道精度的影响也仅在数十米量级之内，因此，在对目标进行陨落跟踪引导时，迫切需要针对不同高度，采用不同大气密度模型，所以，人们急需一种新型空间目标陨落多模型跟踪引导方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种空间目标陨落多模型跟踪引导方法，可以有效解决上述背景技术中提出的卫星陨落预报可以通过数值积分方法直接积分至落地时刻，卫星的寿命和陨落地点也可以给出，但由于大气密度变化较复杂，卫星运动中的姿态也不确定，因此精确计算轨道寿命和陨落地点很困难，由于目前的大气密度模型具有不同的适用范围，并且都各自存在误差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空间目标陨落多模型跟踪引导方法，包括如下步骤：

S1、空间目标陨落预报原理分析；

S2、综合使用多个大气模型；

S3、结合测站跟踪弧段解大气阻力系数CD；

S4、结合雷达测量数据修正大气阻力系数CD；

S5、陨落预报计算。

根据上述技术方案，所述步骤S1中，在低轨卫星寿命末期时，低轨卫星将会再次进入大气层，陨落预报的精度主要受大气的影响，空间大气密度的变化主要受太阳10.7厘米辐射流量F_10.7和地磁指数Ap两个空间环境参数的影响，轨道计算中，根据测站跟踪解算多个大气阻力系数CD变化率，可显著削弱太阳辐射流量F_10.7参数值的误差对定轨和预报的影响，同时，利用雷达测量数据可以对陨落卫星进行姿态分析和飞行状态判断，修正大气阻力系数CD，提高陨落预报精度。