[发明专利]一种定制化BOX判据的航天器碰撞预警优化方法

说明书

本发明公开了一种定制化BOX判据的航天器碰撞预警优化方法，涉及空间目标监视技术领域，该方法的核心是提出随任务变化的定制化BOX距离判据，在此基础上，利用航天器和空间目标理论的轨道预报协方差，设置多个线性的BOX距离门限，分析不同门限对应的危险事件(时间窗口或者机动量)对应的占比，同时分析时间段内满足判据门限的多个最近时刻，选择合适BOX距离门限，按照最近时刻分布进行分段碰撞预警门限设置，进一步压缩虚警概率，重新估计危险事件占比，据此提出针对单次事件的定制化航天器管控精度要求和优化的碰撞预警实施方案。

技术领域

本发明涉及空间目标监视技术领域，具体涉及一种定制化BOX判据的航天 器碰撞预警优化方法。

背景技术

航天器碰撞预警是空间监视的重要应用方向，是保障航天器在太空中运行 安全的基础。美国开展航天器发射、入轨、在轨、返回的全流程碰撞预警分析 任务。在空间站任务中，美国主要采用BOX距离判据与碰撞概率判据结合的方 式，开展国际空间站日常在轨碰撞预警工作。其中，BOX距离判据是指以空间 站为中心的空间三维立方体的长宽高，对应着空间目标的UNW(迹向、径向、 横向)坐标系的径向、迹向、横向距离判据，空间站的BOX距离判据分为三档， UNW(迹向、径向、横向)分别为40km×10km×40km、25km×2km×25km、25km×0.75km×25km。前面两档门限主要是用于发现潜在危险事件，持续重点 关注；最后一档门限用于确认重点危险事件，发出预警信息，进入最后预警复 核与规避决策流程。

从美国的空间站碰撞预警任务中可以看出，碰撞预警的BOX距离判据基本 属于固定门限判据，对于稳定的空间站在轨运行具有一定的实用性。但是，采 用固定的BOX距离判据，无法考虑发射窗口计算、在轨机动等各类特殊任务场 景的航天器机动速度、分析时长等差异。随着“星链”等大量低轨星座的入轨， 固定BOX距离判据可能导致较多场景下的目标交会距离进入BOX距离判据内， 导致计算的碰撞虚警率大幅增加，无法正常开展任务。

根据航天器的多类型在轨安全需求，特别是发射窗口计算、机动变轨等碰 撞预警任务，寻找一种优化的、通用性强的碰撞预警方法，能够在确保安全的 前提下减少对正常航天任务的干扰，对于执行日益频繁的航天任务至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种定制化BOX判据的航天器碰撞预警优化方法， 是一种随任务变化的定制化BOX距离判据优化方法，能够实现分段优化设置碰 撞预警门限，进一步压缩虚警概率，重新估计危险事件占比，适应于单次事件 的定制化航天器管控精度要求和优化的碰撞预警实施要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

S1、在碰撞预警时间段[t₀,t₁]内，根据航天器和空间目标的最大位置预报误 差，构建由N个碰撞预警门限组成的BOX距离判决序列。

S2、根据N个BOX距离判决序列计算得到每个碰撞预警门限下的危险事件 占比，同时得到最大的碰撞预警门限下的I个危险碰撞事件的时刻[t_s1,t_s2,…,t_sI]。

S3、根据任务经验或者按照危险事件占比50％以内的最大碰撞预警门限作 为BOX距离判据最大门限值。

S4、以最大的碰撞预警门限下的I个危险碰撞事件的时刻[t_s1,t_s2,…,t_sI]作为节点对碰撞预警时间段[t₀,t₁]进行划分共划分为I+1个时间段，即

{[t₀,t_s1],[t_s1,t_s2],…,[t_s(I-1),t_sI],[t_sI,t₁]}。