本申請涉及衛(wèi)星運行領域，特別涉及一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避技術。

背景技術：

1、本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本申請的實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是已被公開的現(xiàn)有技術。

2、常規(guī)的衛(wèi)星在軌碰撞規(guī)避策略有兩類。

3、單純依靠地面上注在軌碰撞規(guī)避策略：地面系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星實時軌道信息，進行軌道預報，生成衛(wèi)星未來一段時間內(nèi)的星歷信息。與norad網(wǎng)站提供的空間其他衛(wèi)星及空間碎片的星歷信息進行碰撞風險評估，衛(wèi)星與某個空間目標的碰撞風險大于安全閾值時，地面生成碰撞規(guī)避機動策略，通過遙控指令方式上注給衛(wèi)星，實施軌道機動。由于地面信息周期性上注，依靠衛(wèi)星的長周期軌道預報數(shù)據(jù)計算，存在一定誤差，分析結(jié)果可靠性低，如2009年發(fā)生的美國銥星33與俄羅斯cosmos2251碰撞，碰撞前的風險分析報告中iridium33和cosmos2251的碰撞風險從未排進前十位，由此可見單純依靠地面計算上注規(guī)避策略的方法存在較大的計算誤差。并且大型星座系統(tǒng)空間段包括幾千甚至上萬顆衛(wèi)星，而地面站數(shù)量有限，單純依靠地面計算上注工程量耗大。并且在衛(wèi)星測控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，衛(wèi)星與地面失聯(lián)期間無法接收地面制定的碰撞規(guī)避指令，導致故障期間衛(wèi)星的安全性無法保證。

4、單純依靠衛(wèi)星在軌自主避碰撞策略：傳統(tǒng)方式是地面站將獲取的空間碎片信息周期性地上注到衛(wèi)星，由衛(wèi)星根據(jù)實時位置信息計算碰撞概率，該方法最大的弊端是碎片信息數(shù)據(jù)量龐大，完全依靠衛(wèi)星自主計算占用衛(wèi)星大量資源。為改進這一點，有相關研究通過衛(wèi)星額外搭載星上雷達/激光探測設備，并依據(jù)機載傳感器得到的衛(wèi)星自身軌道數(shù)據(jù)計算來自衛(wèi)星周圍的球體內(nèi)任何地方的碎片的碰撞路徑，減少空間碎片計算量。如碰撞概率較大時，衛(wèi)星避碰撞系統(tǒng)制定避碰撞軌道機動策略，生成執(zhí)行指令用于控制推進器點火進行升軌或降軌。但是該種方案星上需要搭載額外的軌道碎片追蹤工具，一個或多個雷達或激光設備，且兩類探測設備的探測距離有限，主要應用于近距規(guī)避，如兩天體相對運行速度較快，留給衛(wèi)星制定規(guī)避策略，執(zhí)行規(guī)避動作的時間極為有限，多為十幾秒至數(shù)十秒，可實施性較差。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，結(jié)合地面遙控和星上自主計算制定碰撞規(guī)避策略，提高了碰撞風險評估準確度，提高了可實施性。

2、本申請公開了一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，包括：

3、地面系統(tǒng)獲取星座衛(wèi)星和空間碎片的星歷信息；

4、所述地面系統(tǒng)根據(jù)星座衛(wèi)星和空間碎片的星歷信息，對所述衛(wèi)星在未來第一周期時間內(nèi)的第一碰撞風險進行評估；

5、當所述第一碰撞風險大于第一閾值時，所述地面系統(tǒng)將所述空間碎片的星歷信息上注到所述衛(wèi)星；

6、所述衛(wèi)星基于接收到的空間碎片星歷信息和本星定位信息，實時更新在未來第二周期時間內(nèi)的第二碰撞風險；

7、當所述第二碰撞風險大于第二閾值時，所述衛(wèi)星制定相應的規(guī)避碰撞策略，根據(jù)該規(guī)避碰撞策略進行軌道機動；

8、規(guī)避完成后，所述衛(wèi)星主動機動，回到所述衛(wèi)星星歷信息對應的標稱位置，與所述地面系統(tǒng)恢復連接。

9、在一個優(yōu)選例中，所述地面系統(tǒng)對所述衛(wèi)星在未來第一周期時間內(nèi)的第一碰撞風險進行評估的步驟，還包括：

10、選用區(qū)域方法，以所述衛(wèi)星和所述空間碎片之間最小空間安全距離作為第一碰撞風險評估的依據(jù)。

11、在一個優(yōu)選例中，所述第一周期時間包括5到7天。

12、在一個優(yōu)選例中，所述第一碰撞風險大于第一閾值的判據(jù)，具體包括：

13、當所述空間碎片進入所述衛(wèi)星的距離門限范圍內(nèi)時，判斷所述第一碰撞風險大于第一閾值，所述空間碎片被判別為危險目標。

14、在一個優(yōu)選例中，所述衛(wèi)星基于接收到的空間碎片星歷信息和本星定位信息，實時更新在未來第二周期時間內(nèi)的第二碰撞風險的步驟，還包括：

15、選用碰撞概率評估方法，確定所述衛(wèi)星在所述第二碰撞風險大于第二閾值的碰撞時刻和碰撞概率。

16、在一個優(yōu)選例中，所述第二周期時間包括6小時內(nèi)。

17、在一個優(yōu)選例中，所述第二碰撞風險大于第二閾值的判據(jù)，具體包括：

18、根據(jù)所述空間碎片和所述衛(wèi)星最接近時刻在慣性系中的位置、速度和位置協(xié)方差矩陣，計算在交會平面上，所述空間碎片進入所述衛(wèi)星碰撞圓內(nèi)的概率，當所述概率高于第二閾值時，判斷所述第二碰撞風險大于第二閾值。

19、在一個優(yōu)選例中，所述根據(jù)該規(guī)避碰撞策略進行軌道機動，還包括：

20、推力器在所述衛(wèi)星的星務計算器控制下實施軌道機動，進行軌道抬高或降低，完成規(guī)避。

21、本申請還公開了一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避裝置，包括：

22、存儲器，用于存儲計算機可執(zhí)行指令；以及，

23、處理器，與所述存儲器耦合，用于在執(zhí)行所述計算機可執(zhí)行指令時實現(xiàn)如前文描述的方法中的步驟。

24、本申請還公開了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如前文描述的方法中的步驟。

25、本申請實施方式中，有效減少碰撞預警中的“虛警”問題，提高了碰撞風險評估準確度；

26、進一步的，降低了對衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲量和在軌計算能力的要求，提高了可實施性；

27、進一步的，降低了由于軌道機動導致的衛(wèi)星燃料消耗和通信任務的中斷，并且也保證了在與地面系統(tǒng)失聯(lián)的有限故障期內(nèi)，衛(wèi)星能有效識別碰撞風險并實施軌道機動。

28、本申請的說明書中記載了大量的技術特征，分布在各個技術方案中，如果要羅列出本申請所有可能的技術特征的組合(即技術方案)的話，會使得說明書過于冗長。為了避免這個問題，本申請上述
技術實現(xiàn)要素：
中公開的各個技術特征、在下文各個實施方式和例子中公開的各技術特征、以及附圖中公開的各個技術特征，都可以自由地互相組合，從而構(gòu)成各種新的技術方案(這些技術方案均應該視為在本說明書中已經(jīng)記載)，除非這種技術特征的組合在技術上是不可行的。例如，在一個例子中公開了特征a+b+c，在另一個例子中公開了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技術手段，技術上只要擇一使用即可，不可能同時采用，特征e技術上可以與特征c相組合，則，a+b+c+d的方案因技術不可行而應當不被視為已經(jīng)記載，而a+b+c+e的方案應當視為已經(jīng)被記載。

技術特征：

1.一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述地面系統(tǒng)對所述衛(wèi)星在未來第一周期時間內(nèi)的第一碰撞風險進行評估的步驟，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述第一周期時間包括5到7天。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述第一碰撞風險大于第一閾值的判據(jù)，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述衛(wèi)星基于接收到的空間碎片星歷信息和本星定位信息，實時更新在未來第二周期時間內(nèi)的第二碰撞風險的步驟，還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述第二周期時間包括6小時內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述第二碰撞風險大于第二閾值的判據(jù)，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法，其特征在于，所述根據(jù)該規(guī)避碰撞策略進行軌道機動，還包括：

9.一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避裝置，其特征在于，包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的方法中的步驟。

技術總結(jié)
本申請涉及衛(wèi)星運行領域，公開了一種星座系統(tǒng)的在軌碰撞規(guī)避方法及裝置，該方法包括：地面系統(tǒng)獲取星座衛(wèi)星和空間碎片的星歷信息；地面系統(tǒng)根據(jù)星座衛(wèi)星和空間碎片的星歷信息，對衛(wèi)星在未來第一周期時間內(nèi)的第一碰撞風險進行評估；當?shù)谝慌鲎诧L險大于第一閾值時，地面系統(tǒng)將空間碎片的星歷信息上注到衛(wèi)星；衛(wèi)星基于接收到的空間碎片星歷信息和本星定位信息，實時更新在未來第二周期時間內(nèi)的第二碰撞風險；當?shù)诙鲎诧L險大于第二閾值時，衛(wèi)星制定相應的規(guī)避碰撞策略，根據(jù)該規(guī)避碰撞策略進行軌道機動；規(guī)避完成后，衛(wèi)星主動機動，回到衛(wèi)星星歷信息對應的標稱位置，與地面系統(tǒng)恢復連接。本申請?zhí)岣吡伺鲎诧L險評估準確度，提高了可實施性。

技術研發(fā)人員：孫玉嬌,尚琳,李國通,常家超
受保護的技術使用者：上海垣信衛(wèi)星科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30