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低轨空间碎片弹道系数及应用

陈俊宇,  李彬,  章品,  杜建丽,  陈立娟,  桑吉章

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陈俊宇, 李彬, 章品, 杜建丽, 陈立娟, 桑吉章. 低轨空间碎片弹道系数及应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1129001-1129001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
引用本文: 陈俊宇, 李彬, 章品, 杜建丽, 陈立娟, 桑吉章. 低轨空间碎片弹道系数及应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1129001-1129001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
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Chen Junyu, Li Bin, Zhang Pin, Du Jianli, Chen Lijuan, Sang Jizhang. Low earth orbit space debris ballistic coefficients and their applications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1129001-1129001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
Citation: Chen Junyu, Li Bin, Zhang Pin, Du Jianli, Chen Lijuan, Sang Jizhang. Low earth orbit space debris ballistic coefficients and their applications[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1129001-1129001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
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低轨空间碎片弹道系数及应用

doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
  • 1.

    武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079;

  • 2.

    地球空间信息技术协同创新中心,湖北 武汉 430079

基金项目: 

国家自然科学基金（41474024）;中央高校基本科研业务费专项资金（410500078）;国家测绘地理信息局测绘基础研究基金（15-02-02，14-02-03，14-02-06）

详细信息
    作者简介:

    陈俊宇(1989-),男,博士生,主要从事空间碎片精密轨道跟踪与大气质量密度模型精化方面的研究。Email:cjy_space@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228.5

Low earth orbit space debris ballistic coefficients and their applications

  • 1.

    School of Geodesy and Geomatics,Wuhan University,Wuhan 430079,China;

  • 2.

    Collaborative Innovation Center for Geospatial Information Technology,Wuhan 430079,China

  • 摘要: 稀疏数据条件下，弹道系数是影响低轨空间碎片精确轨道确定与预报的关键因子。使用长期累积的TLE（二行根数）跟踪数据，通过半长轴的大气阻力摄动方程，将2 000多个轨道近地点高度低于850 km的空间碎片的弹道系数进行估算，得到这些空间碎片的弹道系数值，并给出弹道系数的两个应用实例。第一个应用实例关于利用弹道系数进行TLE的数据质量检测。使用质量检测方法剔除质量可疑的TLE后，对14个面质比较大的空间碎片进行弹道系数的重新估算，估算误差均显著减小，其中11个新计算得到的弹道系数与参考值的相对误差小于20%。第二个实例验证弹道系数在所谓的TLE-OD/OP方法中的应用。以GRACE-B卫星为例，精密轨道预报为参考，结果表明利用多组TLE的TLE-OD/OP的轨道预报精度显著优于TLE/SGP4的精度。
    Abstract: It has been found that ballistic coefficient is a critical parameter in low Earth orbit(LEO) space debris orbit determination (OD) and orbit predication (OP) while using sparse tracking data. Ballistic coefficient of more than 2 000 space debris objects with perigee height below 850 km were estimated using the lon-archived tw-line elements (TLE) data and the drag perturbation equation of the sem-major axis of the orbit. Two applications of estimated ballistic coefficient values were discussed. In the first experiment, ballistic coefficient of 14 LEO space debris objects with high area to mass ratio(HAMR) were r-computed after TLEs of suspicious quality were removed through a TLE quality examination process in which the ballistic coefficient value was used to estimate a reasonable variation of the mean sem-major axis. Consequently, the errors of all the r-computed ballistic coefficient values were reduced. The newly estimated ballistic coefficient values were tested using a number of space debris objects with external ballistic coefficient values and agreements of about 20% were achieved. In the second experiment, ballistic coefficient of GRACE-B was used as initial value in the s-called TLE-OD/OP method. It is confirmed that the TLE-OD/OP method results have better OP accuracy than standard Simplified General Perturbations-4(SGP4).
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    [19] 李彬, 桑吉章, 宁津生.  空间碎片半解析法轨道预报精度性能分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3310-3316.
    [20] 王虎, 罗建军.  空间碎片多光谱探测相机光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1188-1193.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-18
  • 修回日期:  2016-04-19
  • 刊出日期:  2016-11-25

低轨空间碎片弹道系数及应用

doi: 10.3788/IRLA201645.1129001
  • 1. 武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079;
  • 2. 地球空间信息技术协同创新中心,湖北 武汉 430079
    • 作者简介:

    陈俊宇(1989-),男,博士生,主要从事空间碎片精密轨道跟踪与大气质量密度模型精化方面的研究。Email:cjy_space@whu.edu.cn

  • 收稿日期: 2016-03-18
  • 修回日期: 2016-04-19
  • 刊出日期: 2016-11-25
基金项目:

国家自然科学基金（41474024）;中央高校基本科研业务费专项资金（410500078）;国家测绘地理信息局测绘基础研究基金（15-02-02，14-02-03，14-02-06）

  • 中图分类号: P228.5

摘要: 稀疏数据条件下，弹道系数是影响低轨空间碎片精确轨道确定与预报的关键因子。使用长期累积的TLE（二行根数）跟踪数据，通过半长轴的大气阻力摄动方程，将2 000多个轨道近地点高度低于850 km的空间碎片的弹道系数进行估算，得到这些空间碎片的弹道系数值，并给出弹道系数的两个应用实例。第一个应用实例关于利用弹道系数进行TLE的数据质量检测。使用质量检测方法剔除质量可疑的TLE后，对14个面质比较大的空间碎片进行弹道系数的重新估算，估算误差均显著减小，其中11个新计算得到的弹道系数与参考值的相对误差小于20%。第二个实例验证弹道系数在所谓的TLE-OD/OP方法中的应用。以GRACE-B卫星为例，精密轨道预报为参考，结果表明利用多组TLE的TLE-OD/OP的轨道预报精度显著优于TLE/SGP4的精度。

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