高密度航天发射期间亚轨道碎片危险区快速预测与改航路径规划方法

面对愈发频繁的商业亚轨道发射活动中可能出现的航空器潜在解体风险，利用协方差传播方法预测亚轨道解体事故中碎片的传播范围；将碎片运动方程转换为高斯马尔可夫过程，利用概率密度函数构造高斯马尔可夫过程在一定置信度下的概率椭球表征碎片分布；为避免亚轨道解体事故碎片对民航空域内的飞机造成碰撞风险，提出一种面向空管的亚轨道碎片危险区预测与路径规划方法；根据民航可接受的风险概率确定亚轨道碎片概率椭球的数学边界，计算概率椭球在水平方向的投影，利用几何方法将碎片危险区处理成凸多边形；通过改航点数量约束方法减少改航路径中改航点的数量，有利于飞机平稳改航。仿真结果表明:协方差传播方法在复杂大气环境中能够快速有效地预测出亚轨道解体事故碎片的传播过程，分别显示出置信度为99.999%和95.000%的椭球边界范围，置信度越高，概率椭球边界范围越大，越接近真实碎片下落传播范围；利用改航点数量约束方法优化后的改航路径距离相比约束前增加了0.13%，但改航点数量减少了50%。可见，利用协方差传播方法可及时、准确预测亚轨道解体事故碎片的传播范围，并在此基础上提出高效、安全的改航策略。