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空间碎片环境探测数据处理方法及工程模型建模方法研究

作　者: 彭科科
导　师: 庞宝君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 人机与环境工程
关键词: 空间碎片雷达探测数据原位测量数据工程模型近地轨道
分类号: V528
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着人类空间活动的增加,空间碎片环境也日益恶化,空间碎片对在轨航天器的威胁也越来越严重,极大的制约了人类空间活动的进一步发展。空间碎片环境工程模型是航天器风险评估和防护结构设计的基础,缺乏可靠的空间碎片环境工程模型将导致无法准确评估航天器在轨运行期间的撞击损伤程度及其失效风险,无法对航天器进行合理的防护结构设计。本文总结了将空间碎片环境探测数据转化为空间碎片环境工程模型输入数据的数学处理方法,并利用ORDEM2000输出结果,构造了通量和空间密度的表达式。本文主要研究内容如下:首先,调研国外主要的空间碎片环境地面雷达观测数据和空间原位测量数据,总结了将空间碎片环境探测数据转化为空间碎片环境工程模型输入数据的数学处理流程。其次,在假定空间碎片随升交点赤经和近地点角距均匀分布条件下,利用ORDEM2000输出结果,构造了通量和空间密度的数学表达式,初步确立了近地轨道空间碎片环境工程模型建模方法。最后,将本文建模计算结果与ORDEM2000和Haystack/HAX雷达观测数据进行对比,验证了建模方法的有效性,在此基础上,提出了我国开展近地轨道空间碎片环境探测的总体思路。本文总结了空间碎片环境探测数据处理方法,初步确立了近地轨道空间碎片环境工程模型建模方法,提出了我国开展近地轨道空间碎片环境探测的总体思路,为进一步深入研究空间碎片环境、建立自主空间碎片环境工程模型奠定了技术基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景及意义  8-9
    1.1.1 课题来源  8
    1.1.2 空间碎片环境  8-9
    1.1.3 研究目的和意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 国外研究现状  9-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
    1.2.3 研究现状分析  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
第2章空间碎片环境探测数据  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 探测数据预处理方法  15-18
    2.2.1 尺寸估算模型  15-16
    2.2.2 极大似然估计  16-18
  2.3 地面雷达观测数据  18-21
    2.3.1 Haystack/HAX雷达探测数据  18-20
    2.3.2 Goldstone雷达探测数据  20-21
  2.4 空间原位测量数据  21-26
    2.4.1 LDEF测量数据  21-24
    2.4.2 其它原位测量数据  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章空间碎片环境工程模型建模方法  27-40
  3.1 引言  27
  3.2 空间碎片环境工程模型建模的基本理论  27-31
    3.2.1 空间碎片环境工程模型建模的一般过程  27-28
    3.2.2 空间碎片环境工程模型的基本输出参数  28-31
  3.3 主要的建模方法  31-33
    3.3.1 解析方法  31
    3.3.2 演化方法  31-32
    3.3.3 统计方法  32-33
    3.3.4 经验方法  33
  3.4 通量和空间密度的构造  33-38
    3.4.1 通量的构造  34-37
    3.4.2 空间密度的构造  37-38
  3.5 本章小结  38-40
第4章近地轨道空间碎片环境工程模型  40-52
  4.1 引言  40
  4.2 模型计算结果验证  40-46
    4.2.1 通量的对比  40-43
    4.2.2 空间密度的对比  43-46
  4.3 模型与探测数据的对比  46-48
    4.3.1 模型与Haystack雷达数据的对比  46-47
    4.3.2 模型与HAX雷达数据的对比  47-48
  4.4 空间碎片环境预测  48-50
  4.5 近地轨道空间碎片环境探测总体思路  50-51
  4.6 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60

空间碎片环境探测数据处理方法及工程模型建模方法研究

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