空间碎片数据形式及轨道演化算法.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI2011年第l期文章编号；1006—1630(2011)01．0050—06空间碎片数据形式及轨道演化算法庞宝君，许可(哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心，黑龙江哈尔滨150080)摘要：根据建立空间碎片工程模型的需要，定义了一种描述单个空间碎片运行位置厦其物理特性的数据形式。基于空间碎片运动规律给出了一种用于计算单个空间碎片运行时。平均位置”的演化算法。计算的演化结果与STK软件计算的标称轨道比较表明：该演化算法正确。关键词：空间碎片；数据形式；演化算法；平均位置中图分类号：V528文献标志码：AResearchonDataFomato

2、fSpaceDebrisandOI’bitEVolutionAlgorithmPANGBaorjun，XUKe(HypervelocityImpactResearchCenter，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150080，China)Abst糟ct：Adataformatofspacedebriswhichwasusedfordescribingthepositionandthecharactersofonespacedebrisaccordingtotherequirementofbuildingaengineerin

3、gmodelofspacedebrisenvironmentinthispaper．Analgorithmoftheev01utionofonespacedebriswhichcouldinferthe“averageposition"ofonespacedebrisbasingonthemovementruleofspacedebriswasgivenout．ThecomparisonbetweenthecalculationresultsofthisalgorithmandtheSTKsoftwareshowedthatthisalgorithmwascorrect．Keywor

4、ds：Spacedebris；Dataformat；Evolutionalgorithm；AveragepositionO引言空间碎片是指人类在空间活动过程中遗留在空间中的废弃物[1]。随着航天事业的发展，空间碎片环境日益恶化，对航天活动构成了严重威胁，引起了各航天国家的高度重视[2]。根据实际观测和理论分析的结果建立空间碎片环境工程模型用于描述空间碎片环境【3]。在建立空间碎片环境工程模型过程中，空间碎片数据(观测数据和演化数据)必不可少。空间碎片工程模型不同，用于建立模型的数据形式亦各异。’空间碎片环境工程模型输出空间碎片的空间密度、空间通量、尺寸、质量和其他自定义分布。为输出上

5、述信息，要求空间碎片数据库中每个空间碎片收穑日期：2008—12—15；修回日期：2009一03一02基金项目：国防科工局空间碎片环境工程模式建模方法研究(kjsp06213)作者简介：庞宝君(1963一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为航天器空间碎片超高速撞击防护、航天器空问环境效应及其对策。数据包含空间碎片的尺寸、质量、在轨位置及用于计算将来位置等信息。用于建立空间碎片环境工程模型的空间碎片数据库存储形式主要有两种：一是用一组特定的数据表达每个空间碎片的信息，再以列表的形式表现所有空间碎片数据，如北美防空司令部(NORAD)的双行元(TLE)数据形式；二是应用空间碎片原始数

6、据获得的空间碎片整体分布信息，再以某种函数形式表示，如SDPA空间碎片工程模型的空间碎片初始分布形式[4]。根据建立空间碎片工程模型的需要，本文定义了一种可描述单个空间碎片运行位置及物理特性的数据形式，并对单个空间碎片的演化算法进行了研究。1空间碎片数据形式空间碎片的原始数据源(演化与测量数据)有多种，基于不同的原始数据源，可能会有不同的数据存储形式。根据空间碎片环境工程模型建立的需要，空间2011年第1期庞宝君，等：空间碎片数据形式及轨道演化算法碎片数据形式应包括碎片的尺寸、质量、名称、在某时刻的位置和将来运行的演化。由此，本文定义一种可描述单个空间碎片的数据形式为debrisl，

7、1．3，13．519980508．34，7600．96，O．012，46．2，43．5，54．6，43．6，O．023数据结构用两行数据描述：第一行给出碎片数据的名称、尺寸，质量；第二行用于描述空间碎片的位置与演化信息，包括空间碎片的在轨运行时刻、半长轴、偏心率、倾斜角、升交点赤经、近心点角距、平近角和面质比，其中面质比信息可用于预测空间碎片考虑大气阻力时摄动的轨道半长轴及偏心率的衰减量，而后可算出在今后某时刻空间碎片的在轨位置。每个数据均不限制长度，“，