[发明专利]一种零窗口发射的运载火箭碰撞评估快速计算方法

权利要求书

1.一种零窗口发射的运载火箭碰撞评估快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：针对给定的零发射窗口时刻，估算运载火箭每一秒距地面的高度；

S2：准实时评估其是否满足给定的碰撞安全条件；

S3：对于步骤S2中与运载火箭有碰撞风险的空间目标计算交会所需要的特征时间，若没有碰撞风险，则计算结束，若有风险则进入下一步；

S4：采用拉格朗日插值得运载火箭时刻在WGS84坐标系中的空间位置，通过计算运载火箭和空间目标交会所需要的特征时间评估碰撞风险，若存在碰撞风险，则目标即为危险目标，计算结束；若不存在风险，则进入下一步；

S5：采用拉格朗日插值得运载火箭时刻在WGS84坐标系中的空间位置，通过计算运载火箭和空间目标交会所需要的特征时间，找到正整数表示该空间目标与运载火箭之间没有碰撞风险，计算结束；若存在风险，该目标即为危险目标，计算结束；

S6：按照步骤S2至步骤S5的方法，评估所有空间目标中是否存在危险目标，若所有空间目标中没有危险目标，则表示零发射窗口时刻是安全发射时刻，否则表示零发射窗口时刻是危险发射时刻；

所述步骤S1具体为：在给定的零发射窗口时刻t₀，已知运载火箭飞行时间长度为T秒，其在WGS84坐标系下一秒一点的空间位置为其中i＝1,2,…n，n为T的整数部分，由此可估算运载火箭每一秒距地面的高度记火箭最大飞行高度为h_max＝max(h_i)；

所述步骤S2具体为：已知所有m个空间目标的TLE根数，设定运载火箭与空间目标之间的最小距离安全阈值为D_safe，针对第j个空间目标，其中j＝1,2,…m，则根据每条TLE根数可直接计算空间目标的近地点高度h_jp＝a_j·(1-e_j)-6378.140，其中，n_j,e_j可从TLE根数中直接获得，μ＝3.986×10⁵km³/s²；若h_max＜h_jp-D_safe，则表示该空间目标与运载火箭之间没有碰撞风险，计算结束；若h_max≥h_jp-D_safe，表示运载火箭与空间目标之间有碰撞风险，则进入下一步骤具体分析；

所述步骤S3具体为：t₀时刻：对于步骤二中与运载火箭有碰撞风险的空间目标，基于SGP4/SDP4模型，计算其在t₀时刻WGS84坐标系中的空间位置为则t₀时刻空间目标与运载火箭之间的相对距离为计算运载火箭和空间目标交会所需要的特征时若Δt_j1＞T，则表示该空间目标与运载火箭之间没有碰撞风险，计算结束，否则进入下一步；

所述步骤S4具体为：t₀+Δt_j1时刻：令t_j1＝t₀+Δt_j1，基于SGP4/SDP4模型，计算空间目标在t_j1时刻WGS84坐标系中的空间位置为采用拉格朗日插值即可得运载火箭t_j1时刻在WGS84坐标系中的空间位置[x'₀₂y'₀₂z'₀₂]，则t_j1时刻空间目标与运载火箭之间的相对距离为计算运载火箭和空间目标交会所需要的特征时间若Δt_j1+Δt_j2＞T，则表示该空间目标与运载火箭之间没有碰撞风险，计算结束；若Δt_j1+Δt_j2≤T且d_j1≤D_safe时，则表示该空间目标与运载火箭之间存在碰撞风险，该目标即为危险目标，计算结束；若Δt_j1+Δt_j2≤T且d_j1＞D_safe时，则进入下一步；

所述步骤S5具体为时刻：令其中N≥2，基于SGP4/SDP4模型，计算空间目标在t_jN时刻WGS84坐标系中的空间位置为采用拉格朗日插值即可得运载火箭t_jN时刻在WGS84坐标系中的空间位置则t_jN时刻空间目标与运载火箭之间的相对距离为计算运载火箭和空间目标交会所需要的特征时间则一定能够找到正整数N使得或d_jND_safe，若则表示该空间目标与运载火箭之间没有碰撞风险，计算结束；若d_jND_safe，则表示该空间目标与运载火箭之间存在碰撞风险，该目标即为危险目标，计算结束。

2.根据权利要求1所述的零窗口发射的运载火箭碰撞评估快速计算方法，其特征在于：所述步骤S6具体为：按照步骤S2至步骤S5的方法，评估所有m个空间目标中是否存在危险目标，若所有m个空间目标中没有危险目标，则表示零发射窗口t₀时刻是安全发射时刻，否则表示零发射窗口t₀时刻是危险发射时刻。