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航天器碰撞概率简化计算方法的比较与应用
1
作者 王宁 郭建新 周敬博 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期226-234,共9页
针对空间飞行器碰撞概率问题,基于碰撞概率的假设条件与计算原理,对现有常见方法进行分析,归纳每种方法在线性与非线性、空间目标是否规则等方面的适用性及特点,通过数值计算验证了上述方法,并从计算速度与计算精度两个维度对每种方法... 针对空间飞行器碰撞概率问题,基于碰撞概率的假设条件与计算原理,对现有常见方法进行分析,归纳每种方法在线性与非线性、空间目标是否规则等方面的适用性及特点,通过数值计算验证了上述方法,并从计算速度与计算精度两个维度对每种方法进行评估.评估结果表明,中心概率密度法的计算速度最快,曲线积分法的相对误差最小,基于辛普森公式的二维积分方法具有较均衡的效果,三维体积积分适用于非线性场景,蒙特卡洛法最为精准但是运算速度最慢.综合考虑计算精度、计算速度、相对速度、相对位置关系等因素,根据每种方法的特点提出了多种场景下较为适用的碰撞概率简化计算方法,研究结果可以为在轨碰撞概率的计算与分析提供参考. 展开更多
关键词 碰撞概率 协方差矩阵 空间碎片 非线性相对运动 空间飞行器
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基于自适应高斯混合模型的碰撞概率计算方法
2
作者 周敬博 李克行 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第1期96-104,共9页
在空间碎片威胁评估中的碰撞概率计算方面,传统的计算方法分为是否考虑航天器与空间碎片速度不确定性的情况,且两种情况中考虑的物体初始位置速度不确定性的方差均较小,在物体轨道不确定性较大的情况下,传统算法会产生较大的误差.面对... 在空间碎片威胁评估中的碰撞概率计算方面,传统的计算方法分为是否考虑航天器与空间碎片速度不确定性的情况,且两种情况中考虑的物体初始位置速度不确定性的方差均较小,在物体轨道不确定性较大的情况下,传统算法会产生较大的误差.面对航天器与空间碎片相对运动过程为非线性的问题且初始不确定性较大情况下精确碰撞概率计算的需要,提出一种基于自适应高斯混合模型的碰撞概率计算方法,运用自适应高斯混合模型近似航天器与空间碎片轨道的不确定性传播过程,根据传播结果进行碰撞概率计算.二体环境下的仿真结果表明,论文提出的方法在相对运动过程为非线性的情况中有良好的计算精度,在物体初始不确定性较大的情况下计算精度优于其他的碰撞概率计算方法. 展开更多
关键词 空间碎片 误差传播 高斯混合模型 无迹变换 碰撞概率
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基于定位、速度双误差的物流无人机碰撞概率分析
3
作者 靳慧斌 刘希 +1 位作者 黄俊 陈怿淳 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期64-70,共7页
物流无人机(UAV)批量运行会存在一定的碰撞风险,为量化UAV之间在空中的碰撞概率,针对物流UAV空中运行阶段开展建模分析其碰撞风险。基于冲突区域理论,建立定位、速度双误差的UAV碰撞概率模型,分析不同夹角情况下物流UAV碰撞概率变化情... 物流无人机(UAV)批量运行会存在一定的碰撞风险,为量化UAV之间在空中的碰撞概率,针对物流UAV空中运行阶段开展建模分析其碰撞风险。基于冲突区域理论,建立定位、速度双误差的UAV碰撞概率模型,分析不同夹角情况下物流UAV碰撞概率变化情况。分析识别美国联邦航空管理局官网中关于民用小型UAV的事故/事件数据中的关键风险因素。结合2万飞行小时的物流UAV故障数据建立UAV安全飞行间隔模型,给出可接受安全水平下的最短飞行间隔。探究在给定飞行间隔前提下不同航迹角以及不同风向对UAV之间碰撞概率的影响。结果表明:当物流UAV之间最短安全间隔大于90.71 m时,所有飞行场景下UAV的风险水平均在可接受范围之内。当航迹角为30、60、90°时,碰撞概率随风向变化的波动范围较小,其中,航迹夹角为90°时最稳定。而当夹角为140°时,碰撞概率的波动范围较大,UAV安全飞行对环境因素更为敏感。 展开更多
关键词 定位误差 速度误差 物流无人机(UAV) 碰撞概率 冲突区域 航迹夹角 飞行间隔
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基于碰撞概率的GEO业务卫星空间安全规避策略 被引量:1
4
作者 王宁 郭建新 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2024年第2期12-22,共11页
针对GEO业务卫星空间规避问题,提出一种基于碰撞概率优化的GEO卫星空间规避策略.建立脉冲推力控制下的位保模型,解释碰撞概率的假设条件与计算原理,针对GEO卫星对原有碰撞概率计算方法进行改进,提出了一种考虑了速度误差的碰撞概率计算... 针对GEO业务卫星空间规避问题,提出一种基于碰撞概率优化的GEO卫星空间规避策略.建立脉冲推力控制下的位保模型,解释碰撞概率的假设条件与计算原理,针对GEO卫星对原有碰撞概率计算方法进行改进,提出了一种考虑了速度误差的碰撞概率计算方法,以脉冲速度大小为变量,以消耗速度冲量最小和碰撞概率最小为优化目标,基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,对碰撞概率较大的问题求出其帕累托最优解.考虑GEO卫星定点保持的业务要求,得到满足其位保精度的空间规避策略,并进行仿真验证了空间规避策略的有效性.研究结果可为在轨业务卫星实现满足位保要求的空间安全规避提供思路. 展开更多
关键词 GEO卫星 碰撞概率 多目标遗传算法 定点保持 空间规避
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基于碰撞概率的交会对接最优碰撞规避机动 被引量:20
5
作者 王华 李海阳 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期220-223,共4页
发展了一种求解交会对接过程中最优碰撞规避机动的方法,可以在保证碰撞概率降低到安全值的前提下得到最优的避撞机动冲量。这种方法采用机动方向和机动大小分步求解的策略来计算机动冲量。机动方向通过求碰撞概率对于机动冲量的梯度得到... 发展了一种求解交会对接过程中最优碰撞规避机动的方法,可以在保证碰撞概率降低到安全值的前提下得到最优的避撞机动冲量。这种方法采用机动方向和机动大小分步求解的策略来计算机动冲量。机动方向通过求碰撞概率对于机动冲量的梯度得到,机动大小通过求解一个非线性方程得到。最后,采用这种方法针对交会对接中常用的径向冲量V-bar转移轨迹进行了碰撞规避机动计算,计算结果表明本文的方法能够满足交会对接碰撞分析的需求。 展开更多
关键词 飞行器 碰撞规避机动 碰撞概率 交会对接 轨迹安全
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自由航行海域船舶碰撞概率计算 被引量:14
6
作者 杜磊 文元桥 +3 位作者 肖长诗 王乐 周春辉 吴晓春 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期53-59,共7页
为分析船舶在自由航行海域航行的事故风险,提出自由航行海域船舶碰撞概率计算方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)轨迹信息提取船舶航行特征点,利用航迹聚类算法对自由航行海域的船舶行为特征建模,并采用合适的剪枝方法对聚类树进行剪枝... 为分析船舶在自由航行海域航行的事故风险,提出自由航行海域船舶碰撞概率计算方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)轨迹信息提取船舶航行特征点,利用航迹聚类算法对自由航行海域的船舶行为特征建模,并采用合适的剪枝方法对聚类树进行剪枝,获得某目标海域船舶的航迹分类和航路尺度特征。然后,根据航路中船舶交通流的分布特征,利用IWRAP理论对船舶碰撞概率进行蒙特卡洛仿真,计算不同航路中的船舶碰撞概率值。由试验结果可知,根据航迹聚类算法将该水域划分为10段航路;该水域的最危险航路为T1和T9,最危险的汇聚点是P1,最危险船舶种类为货船;该水域船舶碰撞事故频率为1.18起/a。仿真试验结果表明,航路聚类结果和船舶碰撞概率与目标海域实际情况一致。 展开更多
关键词 自由航行海域 航迹聚类 蒙特卡洛模拟 碰撞概率 船舶自动识别系统(AIS)
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空间碎片预警中的碰撞概率方法研究 被引量:16
7
作者 程陶 刘静 +1 位作者 王荣兰 于有成 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期452-458,共7页
由于空间碎片对飞行在地球轨道上的航天器危害日益严重,所以必须采取一些有效的防护措施,对于那些直径大于10cm的碎片,通常是采用主动规避的方法来进行防护.为了避免传统的Box判据造成的过多错误预警,碰撞概率模型开始被应用于空间碎... 由于空间碎片对飞行在地球轨道上的航天器危害日益严重,所以必须采取一些有效的防护措施,对于那些直径大于10cm的碎片,通常是采用主动规避的方法来进行防护.为了避免传统的Box判据造成的过多错误预警,碰撞概率模型开始被应用于空间碎片预警,本文以空间站为例,将碰撞概率方法与传统Box区域判定法进行比较,介绍碰撞概率计算模型的建立方法,基于位置误差矩阵的碰撞概率P_c的算法,并针对实际交会事例进行了计算和分析. 展开更多
关键词 空间碎片 位置误差矩阵 碰撞预警 碰撞概率
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城市道路人车冲突和碰撞概率微观模型研究 被引量:12
8
作者 陆斯文 方守恩 李刚 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1627-1632,共6页
利用临界间隙理论,定义了城市道路行人过街的安全感知特征;在此基础上,利用概率论方法,研究行人与机动车之间的交通冲突和碰撞微观机理,分别推导出人车冲突和碰撞概率微观模型.采用贝叶斯全概率公式和蒙特卡洛仿真方法求出具体的概率值... 利用临界间隙理论,定义了城市道路行人过街的安全感知特征;在此基础上,利用概率论方法,研究行人与机动车之间的交通冲突和碰撞微观机理,分别推导出人车冲突和碰撞概率微观模型.采用贝叶斯全概率公式和蒙特卡洛仿真方法求出具体的概率值,来分析行人安全感知、驾驶人反应时间、车流量及车速等对行人安全造成的影响.最后,基于人车冲突概率的90%置信水平,建立了行人过街的危险度评价指标,从而为交通管制实施提供最佳依据. 展开更多
关键词 交通安全 行人 冲突和碰撞概率微观模型 蒙特 卡洛仿真方法 危险度评价指标
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弹头飞行空间碎片碰撞概率建模与仿真 被引量:4
9
作者 谭守林 滕和平 +1 位作者 张大巧 牛伟 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期402-404,共3页
针对弹头飞行空间环境的日益恶化,建立了弹头与空间碎片碰撞概率的仿真模型。在分析空间碎片分布特征的基础上,根据建模需要描述了其数学运动规律,然后结合被动段弹道参数特点,推导建立了碰撞概率的数学模型。该仿真模型可以有效地计算... 针对弹头飞行空间环境的日益恶化,建立了弹头与空间碎片碰撞概率的仿真模型。在分析空间碎片分布特征的基础上,根据建模需要描述了其数学运动规律,然后结合被动段弹道参数特点,推导建立了碰撞概率的数学模型。该仿真模型可以有效地计算出弹头在不同碎片密度环境下飞行的碰撞概率,并拟合出碎片密度与碰撞概率之间的关系曲线图。通过仿真计算证明了该模型的有效性,所得到的一些重要结论可为导弹武器的研制者和使用者提供一些借鉴。 展开更多
关键词 弹道 碰撞概率 建模 仿真 空间碎片 弹头
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空间目标碰撞概率计算方法研究 被引量:27
10
作者 白显宗 陈磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1435-1442,1456,共9页
空间目标碰撞概率的计算是航天器进行空间碎片预警和规避机动的基础,提出了一种基于压缩空间和坐标旋转的碰撞概率计算方法。定义了相遇坐标系和积分计算坐标系,通过坐标转换关系将位置误差协方差投影到相遇坐标系中,旋转相遇坐标系后... 空间目标碰撞概率的计算是航天器进行空间碎片预警和规避机动的基础,提出了一种基于压缩空间和坐标旋转的碰撞概率计算方法。定义了相遇坐标系和积分计算坐标系,通过坐标转换关系将位置误差协方差投影到相遇坐标系中,旋转相遇坐标系后得到积分计算坐标系,将计算碰撞概率的问题转化为2维概率密度函数在圆域内的积分问题。通过压缩空间的方法,将不等方差概率密度函数在圆域内的积分化为等方差概率密度函数在椭圆域内的积分,然后通过极坐标变换将二重积分化为一重积分形式的概率表达式。对一次空间碎片碰撞的实例计算得到碰撞概率为10-3量级,表明该方法是正确有效的。 展开更多
关键词 空间碎片 碰撞概率 空间压缩 概率密度函数
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基于显式表达式的空间目标最大碰撞概率分析 被引量:7
11
作者 白显宗 陈磊 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期880-887,共8页
最大碰撞概率的计算在空间目标碰撞风险评估中具有重要意义。基于碰撞概率的显式表达式,利用一元函数和二元函数求极值的方法分别讨论了目标误差椭球形状固定和不定两种情况下最大碰撞概率的计算方法,得到了两种情况下最大碰撞概率的表... 最大碰撞概率的计算在空间目标碰撞风险评估中具有重要意义。基于碰撞概率的显式表达式,利用一元函数和二元函数求极值的方法分别讨论了目标误差椭球形状固定和不定两种情况下最大碰撞概率的计算方法,得到了两种情况下最大碰撞概率的表达式。对于误差椭球形状固定的情况得到了碰撞概率最大时两目标位置协方差的取值,对于误差椭球不定情况得到了碰撞概率最大时径向联合方差的取值和水平面内联合方差所满足的关系。分析了最大碰撞概率的影响因素,讨论了水平面内误差方差的耦合特性。对今年二月发生的美俄卫星碰撞事件进行了分析,得到误差椭球任意形状时最大碰撞概率为1.864E-3。 展开更多
关键词 碰撞预警 最大碰撞概率 显式表达式 概率冲淡 美俄卫星碰撞
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基于碰撞概率的交会对接近距离导引段的轨迹安全 被引量:5
12
作者 王华 唐国金 李海阳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期648-652,共5页
提出了一种利用碰撞概率思想来描述交会对接近距离导引段飞行器轨迹安全的方法,这种方法采用最大瞬时碰撞概率来定量描述两个飞行器的碰撞危险程度。推导了最大瞬时碰撞概率的计算公式,其过程可分为三步:首先基于CW方程外推初始相对状... 提出了一种利用碰撞概率思想来描述交会对接近距离导引段飞行器轨迹安全的方法,这种方法采用最大瞬时碰撞概率来定量描述两个飞行器的碰撞危险程度。推导了最大瞬时碰撞概率的计算公式,其过程可分为三步:首先基于CW方程外推初始相对状态和误差协方差矩阵,然后利用外推后的相对状态和误差协方差矩阵计算瞬时碰撞概率,最后求出感兴趣区间内的最大瞬时碰撞概率。数值算例表明最大瞬时碰撞概率是描述交会对接近距离段两个飞行器碰撞危险程度的一个较好的指标。 展开更多
关键词 飞行器 轨迹安全 碰撞概率 交会对接
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航天器碰撞概率计算方法研究进展 被引量:3
13
作者 杨维维 赵勇 +1 位作者 陈小前 王振国 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期8-15,共8页
针对碰撞检测与预报问题,对航天器碰撞概率计算方法的研究现状进行了总结分析。归纳了航天器线性及非线性相对运动条件下典型碰撞概率计算方法的特点及适用性;为满足某些特殊任务的碰撞预警实时性要求,讨论了瞬时碰撞概率及最大瞬时碰... 针对碰撞检测与预报问题,对航天器碰撞概率计算方法的研究现状进行了总结分析。归纳了航天器线性及非线性相对运动条件下典型碰撞概率计算方法的特点及适用性;为满足某些特殊任务的碰撞预警实时性要求,讨论了瞬时碰撞概率及最大瞬时碰撞概率计算方法。通过对研究现状的分析,提出了现阶段碰撞概率计算方法中存在的问题及未来发展方向,可为未来轨迹安全问题的研究和技术发展提供参考。 展开更多
关键词 碰撞概率 非线性相对运动 相遇平面 航天器
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一种应用于空间碎片演化模型的碰撞概率算法 被引量:11
14
作者 王晓伟 刘静 崔双星 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期482-488,共7页
针对碰撞概率算法Cube模型参数影响空间碎片演化模型的仿真结果问题进行了深入分析与研究,并将原Cube算法进行改进,由此提出I-Cube模型。经过多次蒙特卡洛仿真结果验证,I-Cube模型对演化过程中空间碎片碰撞概率的计算更为准确合理,空间... 针对碰撞概率算法Cube模型参数影响空间碎片演化模型的仿真结果问题进行了深入分析与研究,并将原Cube算法进行改进,由此提出I-Cube模型。经过多次蒙特卡洛仿真结果验证,I-Cube模型对演化过程中空间碎片碰撞概率的计算更为准确合理,空间碎片长期演化模型的结果不再依赖于自身碰撞概率算法的相关参数,提高了空间碎片长期演化模型的稳定性与可信度。 展开更多
关键词 空间碎片 长期演化 碰撞概率 Cube模型
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空间目标碰撞概率的显式表达式及影响因素分析 被引量:7
15
作者 白显宗 陈磊 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期422-431,共10页
在圆轨道情况下推导了空间目标碰撞概率的显式表达式,将碰撞概率表示为空间目标交会几何条件(过交线高度差、过交线时间差、轨道夹角等)和RSW坐标系误差方差的显式函数。根据显式表达式对碰撞概率的影响因素进行了分析,研究了过交线高... 在圆轨道情况下推导了空间目标碰撞概率的显式表达式,将碰撞概率表示为空间目标交会几何条件(过交线高度差、过交线时间差、轨道夹角等)和RSW坐标系误差方差的显式函数。根据显式表达式对碰撞概率的影响因素进行了分析,研究了过交线高度差、过交线时间差、轨道夹角、位置预报误差、等效半径等因素对碰撞概率的影响,得出了一些有意义的结论。 展开更多
关键词 空间碎片 碰撞概率 显式表达式 高度差 时间差 轨道夹角
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碰撞概率对轨道误差和接近几何条件的灵敏度分析 被引量:2
16
作者 白显宗 陈磊 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期427-434,共8页
基于显式表达式对碰撞概率的灵敏度进行解析分析,给出其对接近距离的RSW分量、轨道误差、接近角度和目标大小的两类灵敏度(绝对灵敏度和相对灵敏度)。以美俄卫星碰撞事件为例进行计算和分析,得到灵敏度的变化曲线和数值。该解析方法可... 基于显式表达式对碰撞概率的灵敏度进行解析分析,给出其对接近距离的RSW分量、轨道误差、接近角度和目标大小的两类灵敏度(绝对灵敏度和相对灵敏度)。以美俄卫星碰撞事件为例进行计算和分析,得到灵敏度的变化曲线和数值。该解析方法可以克服数值分析方法中普遍存在的使用不便、计算量大、精度不高等问题。 展开更多
关键词 碰撞预警 碰撞概率 灵敏度 显式表达式
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大尺度网格下DSMC仿真碰撞概率的修正方法 被引量:1
17
作者 黄飞 靳旭红 +2 位作者 赵波 程晓丽 沈清 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期21-26,共6页
从DSMC碰撞概率的实现途径出发,通过引入最小二乘法及亚松弛的思想给出一种大尺度网格下分子仿真碰撞概率的修正方法,将该方法应用于非结构四面体网格下的DSMC模拟中,计算分析了文献中钝锥模型的绕流结果,数值结果初步验证了本文方法的... 从DSMC碰撞概率的实现途径出发,通过引入最小二乘法及亚松弛的思想给出一种大尺度网格下分子仿真碰撞概率的修正方法,将该方法应用于非结构四面体网格下的DSMC模拟中,计算分析了文献中钝锥模型的绕流结果,数值结果初步验证了本文方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 DSMC 非结构网格 碰撞概率 最小二乘法
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动能拦截弹弹目碰撞概率仿真建模技术 被引量:4
18
作者 郭宁 姬聪生 《现代防御技术》 北大核心 2011年第6期43-46,共4页
针对目前研究反导拦截的主要方式——直接碰撞杀伤技术,提出了一种动能拦截弹弹目碰撞计算模型用以进行动能拦截弹与目标碰撞的概率计算,拦截弹碰撞目标的要害部位分析以及不同交会姿态对碰撞概率的影响分析。此模型是直接动能杀伤目标... 针对目前研究反导拦截的主要方式——直接碰撞杀伤技术,提出了一种动能拦截弹弹目碰撞计算模型用以进行动能拦截弹与目标碰撞的概率计算,拦截弹碰撞目标的要害部位分析以及不同交会姿态对碰撞概率的影响分析。此模型是直接动能杀伤目标毁伤评估建模的基础,也可用于对拦截弹最佳碰撞方式的研究等方面。 展开更多
关键词 动能拦截弹 碰撞概率 仿真
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近地小行星碰撞概率计算方法 被引量:1
19
作者 李鑫冉 赵海斌 +3 位作者 唐玉华 于喜双 王秀海 李彬 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第4期357-368,共12页
近地小行星监测预警和危险评估已成为国内外研究的热点,而小行星碰撞概率则是评估近地小行星威胁程度的关键因素。回顾了近地小行星碰撞概率研究和发展历程,介绍了计算近地小行星碰撞概率的理论框架和主要工具,详细阐述了目前主流的线... 近地小行星监测预警和危险评估已成为国内外研究的热点,而小行星碰撞概率则是评估近地小行星威胁程度的关键因素。回顾了近地小行星碰撞概率研究和发展历程,介绍了计算近地小行星碰撞概率的理论框架和主要工具,详细阐述了目前主流的线性和非线性碰撞概率计算方法,同时梳理了在极短弧资料轨道、非引力效应等特殊条件下近地小行星碰撞概率计算效率和采样完备性等方面的最新研究进展。最后基于对上述研究现状的分析,展望了该研究方向的关键问题和未来的发展趋势。 展开更多
关键词 近地小行星 小行星防御 危险评估 碰撞概率
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Chebyshev不等式在空间碎片碰撞概率置信度中的应用 被引量:1
20
作者 沈丹 杨旭 +1 位作者 吴相彬 刘静 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期448-454,共7页
空间碎片的碰撞预警与规避能有效避免碰撞事件的发生.碰撞概率是碰撞预警的主要判据,也是航天器规避机动决策的主要依据.由于计算碰撞概率的各相关参数带有误差,导致计算得到的碰撞概率值并不准确,难以做出规避机动决策,因此评估碰撞概... 空间碎片的碰撞预警与规避能有效避免碰撞事件的发生.碰撞概率是碰撞预警的主要判据,也是航天器规避机动决策的主要依据.由于计算碰撞概率的各相关参数带有误差,导致计算得到的碰撞概率值并不准确,难以做出规避机动决策,因此评估碰撞概率值的可信程度是亟需解决的问题.本文给出了一种碰撞概率置信度的计算方法,利用各影响参数的标准差,通过误差传递的方法计算碰撞概率的标准差,结合单边Chebyshev不等式,给出碰撞概率值大于10^(-4)阈值时的置信度,并结合实际案例进行了分析. 展开更多
关键词 碰撞概率 置信度 误差传递 单边Chebyshev不等式
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