桑吉章，陳立娟，李 彬，杜建麗，陳俊宇，章 品

（1. 武漢大學(xué) 測(cè)繪學(xué)院，武漢 430079；2. 武漢大學(xué) 地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430079）

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空間目標(biāo)軌道信息軟件平臺(tái)的建設(shè)

桑吉章1,2，陳立娟1,2，李 彬1，杜建麗1，陳俊宇1，章 品1

（1. 武漢大學(xué) 測(cè)繪學(xué)院，武漢 430079；
2. 武漢大學(xué) 地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430079）

摘要：空間目標(biāo)軌道信息是空間態(tài)勢(shì)感知的重要要素，是空間碰撞預(yù)警、空間碎片環(huán)境模型和許多空間應(yīng)用的基礎(chǔ)。因而，空間目標(biāo)軌道確定成為空間態(tài)勢(shì)感知的主要任務(wù)之一。文章介紹武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院正在開發(fā)建設(shè)的空間目標(biāo)軌道信息服務(wù)軟件平臺(tái)，該平臺(tái)擁有的主要功能有:利用多源數(shù)據(jù)的衛(wèi)星/空間碎片軌道確定（包括初軌確定）與預(yù)報(bào)、大氣質(zhì)量密度模型精化、空間碰撞預(yù)警和半解析法快速精密軌道傳播等。文章還針對(duì)軟件平臺(tái)功能的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，介紹了軟件平臺(tái)發(fā)展規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：空間碎片；軌道確定和預(yù)報(bào)；大氣質(zhì)量密度模型；空間碰撞預(yù)警；軟件平臺(tái)

0 引言

空間態(tài)勢(shì)感知（SSA）可概略定義為對(duì)空間環(huán)境和空間活動(dòng)信息感知的能力。民用用戶所關(guān)心的主要是空間目標(biāo)（包括衛(wèi)星和碎片）的軌道信息和空間天氣，而軍事部門更關(guān)注的包括空間目標(biāo)的特征、功用、意圖和潛在威脅等。因此，空間目標(biāo)軌道信息是SSA中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

空間目標(biāo)的軌道可通過處理幾何跟蹤數(shù)據(jù)獲得。利用精密跟蹤數(shù)據(jù)，可較精確地確定工作衛(wèi)星的軌道；對(duì)于數(shù)量眾多的空間碎片而言，由于跟蹤設(shè)施的缺乏、跟蹤數(shù)據(jù)稀疏及精度不足和某些攝動(dòng)力模型的較大誤差等原因，其軌道確定精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工作衛(wèi)星的軌道精度，而軌道預(yù)報(bào)精度更是SSA用戶普遍關(guān)心的一個(gè)問題。

ESA估計(jì)近地空間中大于1cm的空間碎片約有74萬個(gè)[1]，其中編目的空間目標(biāo)只有不到2萬個(gè)?，F(xiàn)有衛(wèi)星只能抵抗1cm以下碎片的碰撞；一旦1cm以上的碎片與衛(wèi)星發(fā)生碰撞，輕則影響衛(wèi)星的工作性能，重則造成嚴(yán)重的空間事故。2009年2月，Iridium 33工作衛(wèi)星與Cosmos-2251廢棄衛(wèi)星的碰撞不僅損毀了Iridium -33衛(wèi)星，而且產(chǎn)生了近2000個(gè)10cm以上的碎片（和不計(jì)其數(shù)更小的碎片）[2]。自該碰撞事件之后，各國(guó)對(duì)以空間碎片為中心的近地空間環(huán)境的研究和投入的力度不斷加大，SSA被提到了空間戰(zhàn)略的高度，也加強(qiáng)了空間碎片的預(yù)測(cè)。對(duì)目前已發(fā)生的空間碰撞事件之時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際碰撞時(shí)間與20世紀(jì)70年代末Kessler博士和90年代NASA的預(yù)測(cè)時(shí)間基本上一致。最新預(yù)測(cè)表明，在未來數(shù)十年內(nèi)有可能發(fā)生空間連鎖碰撞，一旦發(fā)生則將嚴(yán)重威脅近地空間的可持續(xù)利用。

武漢大學(xué)正在針對(duì)空間碎片軌道力學(xué)和空間碰撞預(yù)警等問題開展深入研究，已在稀疏數(shù)據(jù)條件下的空間碎片軌道確定、大氣質(zhì)量密度模型精化、空間碰撞預(yù)警、半解析法軌道傳播等方面取得了積極進(jìn)展，初步完成了以空間碎片軌道確定和預(yù)報(bào)為核心的空間目標(biāo)軌道信息服務(wù)軟件平臺(tái)建設(shè)。本文將重點(diǎn)介紹軟件平臺(tái)的主要功能及其發(fā)展。

1 軟件平臺(tái)

1.1概況

目前的軟件平臺(tái)是在空間目標(biāo)軌道確定軟件的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來的，是武漢大學(xué)開展有關(guān)研究的主要軟件工具。軟件設(shè)計(jì)采用OOD思想和Visual Studio C++語言，運(yùn)行環(huán)境為Windows，方便系統(tǒng)的維護(hù)、擴(kuò)展和更新。圖1為軟件平臺(tái)的主界面，為標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面風(fēng)格，運(yùn)行方便。

圖1　武漢大學(xué)空間目標(biāo)軌道信息軟件平臺(tái)主界面Fig. 1 Main interface of space object orbit information software platform developed at Wuhan University

1.2平臺(tái)的主要功能

1.2.1軌道確定與預(yù)報(bào)

空間目標(biāo)的跟蹤技術(shù)主要為雷達(dá)、光學(xué)攝影和近幾年發(fā)展起來的空間碎片激光測(cè)距，它們跟蹤采集的數(shù)據(jù)以幾何信息為主，包括距離、距離變率和方向（角度：方位角/高度角或赤經(jīng)/赤緯）。空間目標(biāo)的軌道確定就是利用幾何跟蹤數(shù)據(jù)解算它們的軌道參數(shù)，并據(jù)此進(jìn)行軌道預(yù)報(bào)。

武漢大學(xué)空間目標(biāo)軌道信息軟件平臺(tái)具有初軌確定和軌道改進(jìn)的功能。初軌確定方法包括僅利用方向觀測(cè)值的Gauss、Laplace等經(jīng)典方法和較現(xiàn)代的Gooding方法。空間碎片方向觀測(cè)值對(duì)應(yīng)的弧段通常只有一次或不足一次通過的甚短弧段，針對(duì)這種常見情況，開發(fā)了基于質(zhì)量控制技術(shù)的初軌確定算法。利用這一算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新發(fā)現(xiàn)空間碎片的即時(shí)激光測(cè)距，成功率達(dá)50%[3]。

軌道改進(jìn)采用最小二乘微分改進(jìn)原理。在軌道改進(jìn)的過程中，考慮目標(biāo)軌道的各種攝動(dòng)力，包括地球非球形攝動(dòng)、大氣阻力、第三體引力、太陽光壓等。軌道積分采用Cowell方法。除幾何跟蹤數(shù)據(jù)外，軌道改進(jìn)還可以三維位置、速度和軌道參數(shù)為觀測(cè)值進(jìn)行軌道解算。在精密激光測(cè)距數(shù)據(jù)下，利用該軟件實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的定軌精度在cm級(jí)；在稀疏數(shù)據(jù)情況下，空間碎片軌道確定和預(yù)報(bào)也達(dá)到了較好精度。此外，利用7～10天之內(nèi)所有TLE（two line element，二行參數(shù)）數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道解算，可以實(shí)現(xiàn)軌道預(yù)報(bào)精度的改善。

軌道確定解算的輸入包括觀測(cè)值文件、力模型文件、JPL行星星歷文件、測(cè)站坐標(biāo)文件、太陽輻射通量和地磁指數(shù)文件等。觀測(cè)值包括地基設(shè)施觀測(cè)的數(shù)據(jù)和天基傳感器采集的數(shù)據(jù)。力模型包含有地球重力場(chǎng)模型和海潮攝動(dòng)模型，而這些模型還有多個(gè)選擇項(xiàng)。軟件可以一次解算多個(gè)目標(biāo)的軌道。在解算時(shí)，需要選擇Cowell積分器的階數(shù)和步長(zhǎng)，另外需對(duì)是否要解算大氣阻力系數(shù)和太陽光壓系數(shù)做出選擇。

軟件輸出包括觀測(cè)值殘差、軌道確定和預(yù)報(bào)結(jié)果，以及大氣阻力系數(shù)和太陽光壓系數(shù)等。軌道確定結(jié)果同時(shí)以不同格式的文件給出，例如，TLE、CPF（consolidated prediction format）等文件格式，以適應(yīng)不同用戶的需求。

此外，考慮完整攝動(dòng)力模型并利用精密軌道數(shù)值積分器，軟件系統(tǒng)可以產(chǎn)生各類模擬觀測(cè)值。

利用軟件平臺(tái)的軌道確定與預(yù)報(bào)功能，我們開展了稀疏數(shù)據(jù)條件下空間碎片軌道確定問題的研究，獲得了可喜的成果[4]。圖2所示為空間目標(biāo)軌道確定和預(yù)報(bào)的流程簡(jiǎn)圖。

圖2　空間目標(biāo)軌道確定和預(yù)報(bào)流程Fig. 2 Flow chart of space object orbit determination and prediction

1.2.2大氣質(zhì)量密度模型改進(jìn)

低軌空間目標(biāo)精密軌道確定和預(yù)報(bào)的主要問題是大氣質(zhì)量密度（AMD）模型的誤差，該誤差為15%～25%。由于模型誤差較大以及空間碎片的彈道系數(shù)（BC=CDA/m，其中CD為大氣阻力系數(shù)，A為截面積，m 為質(zhì)量）未知，導(dǎo)致低軌空間目標(biāo)的軌道預(yù)報(bào)存在較大的誤差，對(duì)空間碰撞預(yù)警造成不利的影響。因此，AMD模型的精化在過去近20年引起了極大的重視。

利用空間目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)開展了AMD模型的校正研究，結(jié)果表明校正后的密度誤差可小于5%[5]。目前AMD模型的校正方法主要有2類：1）模型密度改正數(shù)法，以HASDM模型為代表[6]；2）直接校正被選定基本模型的某些參數(shù)，可以稱為密度模型參數(shù)校正法[7]。

軟件系統(tǒng)對(duì)AMD模型的校正基于上述2類方法展開：1）模型密度改正數(shù)法，類似于HASDM方法，但引入了球?qū)拥母拍?，即將整個(gè)低層空間按高度劃分?jǐn)?shù)個(gè)球?qū)樱總€(gè)球?qū)拥哪Ｐ兔芏雀恼龜?shù)用勒讓德多項(xiàng)式來模型化；2）密度模型參數(shù)校正法，除要解算檢校目標(biāo)的軌道參數(shù)外，同時(shí)還要求解AMD模型的部分系數(shù)。實(shí)際和模擬實(shí)驗(yàn)表明，密度模型參數(shù)校正法對(duì)提高軌道預(yù)報(bào)精度更有效，相對(duì)于改正數(shù)法需要檢校60～70個(gè)目標(biāo)，只需要檢校20～30個(gè)目標(biāo)便有可能達(dá)到類似的結(jié)果[7]。但其在實(shí)現(xiàn)時(shí)，還需要獲得觀測(cè)值對(duì)密度模型參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，即需要通過待估參數(shù)變分方程的數(shù)值積分獲得。

此外，針對(duì)低軌空間碎片的彈道系數(shù)未知的困難，已組織了利用長(zhǎng)期累積的TLE數(shù)據(jù)估計(jì)低軌空間碎片彈道系數(shù)的大規(guī)模計(jì)算，目前已解算得到了2000多個(gè)高度低于850km的空間碎片的彈道系數(shù)。

1.2.3快速高精度軌道傳播

針對(duì)今后將被跟蹤監(jiān)測(cè)的數(shù)十萬個(gè)碎片，若能實(shí)現(xiàn)快速、精確的軌道預(yù)報(bào)，且提供可靠的空間碰撞預(yù)警，則對(duì)未來SSA快速高效可靠服務(wù)具有十分重要意義。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，開展了軌道傳播方法的研究。目前常用的軌道傳播方法以數(shù)值積分法和解析法為主。

數(shù)值積分方法精度很高，但十分耗時(shí)，用于大規(guī)模碎片軌道計(jì)算時(shí)效不佳。以單個(gè)碎片為例，傳統(tǒng)的11階Gauss-Jackson積分器積分耗時(shí)約8s，10萬個(gè)碎片耗時(shí)則高達(dá)10d。而解析方法計(jì)算速度快，但精度低，不能滿足高精度空間應(yīng)用的要求。以SGP4/TLE為例，對(duì)700km以下軌道高度的碎片進(jìn)行7天預(yù)報(bào)時(shí)，誤差可能高達(dá)10km。

兼顧了上述兩種方法優(yōu)勢(shì)的半解析軌道積分方法，適用于大規(guī)模碎片的中、長(zhǎng)期軌道預(yù)報(bào)。我們利用多尺度攝動(dòng)方法，完成了半解析空間目標(biāo)軌道積分器的研發(fā)，該積分器可對(duì)數(shù)量眾多的空間目標(biāo)進(jìn)行快速、高精度的軌道傳播。

區(qū)別于利用傳統(tǒng)平均法的半解析軌道理論，利用多尺度攝動(dòng)方法的半解析軌道積分方法更能有效處理較為復(fù)雜的攝動(dòng)影響，例如大氣阻力、太陽光壓等非保守力。其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)述如下：首先，利用Fourier變換將空間目標(biāo)軌道攝動(dòng)方程分解為以平經(jīng)度λ為參數(shù)的2部分，即隨長(zhǎng)周期時(shí)間尺度τ緩慢變化的平均軌道根數(shù)和隨短周期時(shí)間尺度t快速變化的短周期項(xiàng)；然后，對(duì)平均軌道根數(shù)進(jìn)行大步長(zhǎng)數(shù)值積分（積分步長(zhǎng)為1天以上），得到積分歷元時(shí)刻的平均軌道根數(shù)；進(jìn)行內(nèi)插，獲得任意時(shí)刻的平均軌道根數(shù)；接下來，利用解析算法重建目標(biāo)軌道在任意時(shí)刻的短周期項(xiàng)（該短周期項(xiàng)是從內(nèi)插后的平均軌道根數(shù)計(jì)算而來）；最后，對(duì)任意時(shí)刻的平均軌道根數(shù)和短周期項(xiàng)進(jìn)行重新組合，得到目標(biāo)任意時(shí)刻的密切軌道根數(shù)。

半解析軌道積分方法以軌道攝動(dòng)理論、數(shù)值積分方法和解析方法為依托，仍在完善理論和算法。對(duì)已研發(fā)的半解析軌道積分器的測(cè)試結(jié)果顯示：重力場(chǎng)模型取30×30階/次時(shí)，對(duì)軌道高度為700～ 5000 km、面質(zhì)比為0.01 m2/kg（相當(dāng)于橫截面積10 cm×10 cm，質(zhì)量1 kg）的目標(biāo)進(jìn)行7天的軌道傳播，誤差僅為幾十m到幾百m，耗時(shí)約0.5 s。這表明在大部分空間應(yīng)用中，半解析軌道積分器可替代精密數(shù)值積分器[8]。

1.2.4空間碰撞預(yù)警

隨著空間碎片數(shù)量的快速增加，空間碰撞預(yù)警（SCW）工作越來越重要，特別是對(duì)于運(yùn)行在低地球軌道上的載人飛船和空間站。從保障載人航天安全、延長(zhǎng)航天器運(yùn)行壽命、維護(hù)空間安全和保護(hù)空間環(huán)境出發(fā)，SCW研究不斷深入。對(duì)于尺寸較大的空間目標(biāo)，必須進(jìn)行跟蹤編目，利用實(shí)時(shí)更新的軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行接近分析和碰撞預(yù)警，才能使航天器對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的規(guī)避機(jī)動(dòng)，以提高航天器運(yùn)行的安全性。

SCW和規(guī)避機(jī)動(dòng)是一個(gè)完整過程的兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的方面。SCW是利用預(yù)報(bào)得到的軌道信息和誤差協(xié)方差信息，進(jìn)行碰撞風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到各種碰撞風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)（例如最近距離、碰撞概率、最大碰撞概率等），并根據(jù)一定的準(zhǔn)則判斷風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)是否處在危險(xiǎn)可接受區(qū)域（例如接近距離小于距離門限），如果在危險(xiǎn)區(qū)域則發(fā)出預(yù)警。因此SCW實(shí)質(zhì)上是一個(gè)對(duì)問題進(jìn)行判別分析的過程，其核心是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。根據(jù)分析得到的各種參數(shù)，得到“危險(xiǎn)”或“安全”以及“機(jī)動(dòng)”或“不機(jī)動(dòng)”的判別[9]。

在跟蹤觀測(cè)、軌道確定、軌道預(yù)報(bào)中將不可避免地會(huì)出現(xiàn)誤差，因此誤差分析在空間碰撞風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中至關(guān)重要?？紤]到各種誤差因素，目前在SCW風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中廣泛采用最小接近距離、碰撞概率等評(píng)價(jià)指標(biāo)方法，分別稱為碰撞預(yù)警的區(qū)域方法（如Box方法）和碰撞概率方法（又稱之為Pc方法）。Box方法將任何進(jìn)入事先設(shè)定的預(yù)警區(qū)域的空間目標(biāo)認(rèn)為是危險(xiǎn)目標(biāo)，并做出進(jìn)行機(jī)動(dòng)的決策[10]，實(shí)質(zhì)是一種平均方法，區(qū)域設(shè)定的根據(jù)是空間目標(biāo)軌道預(yù)報(bào)的平均誤差，在多數(shù)情況下過于保守。Pc方法比Box方法更精準(zhǔn)，它不僅考慮最接近時(shí)刻（time of closest approach）兩交會(huì)目標(biāo)間的最小距離，還考慮目標(biāo)交會(huì)時(shí)的相對(duì)位置和速度等幾何關(guān)系以及兩目標(biāo)的位置和速度的不確定性。Pc方法利用軌道誤差信息，通常較少發(fā)出規(guī)避機(jī)動(dòng)指令，其虛警率比Box方法的要小。基于碰撞概率的SCW是當(dāng)前國(guó)際上主要應(yīng)用的預(yù)警分析方法[11-13]。

實(shí)現(xiàn)SCW功能的軟件模塊關(guān)鍵技術(shù)流程為：通過空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)建立空間目標(biāo)動(dòng)態(tài)軌道數(shù)據(jù)庫；對(duì)危險(xiǎn)目標(biāo)篩選和空間目標(biāo)接近分析；進(jìn)行軌道預(yù)報(bào)及其誤差分析；完成碰撞概率計(jì)算（線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)和非線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)）；開展碰撞風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估；制定基于碰撞概率的規(guī)避機(jī)動(dòng)措施等。其流程如圖3所示。

圖3　基于碰撞概率的空間碰撞預(yù)警與規(guī)避機(jī)動(dòng)流程Fig. 3 Flowchart of probability-based conjunction assessment and collision avoidance

2 發(fā)展規(guī)劃

目前的軟件平臺(tái)主要用于研究目的，因此，從實(shí)際應(yīng)用推廣的角度，還須做大量軟件工程方面的工作。其中，首要的一項(xiàng)是設(shè)計(jì)和建設(shè)一個(gè)空間目標(biāo)數(shù)據(jù)庫。

空間目標(biāo)軌道力學(xué)一直是我們研究工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一，是提升SSA服務(wù)質(zhì)量的理論與技術(shù)支撐。為此，將在以下幾個(gè)方面開展進(jìn)一步的研究：

1）稀疏數(shù)據(jù)條件下空間碎片的軌道確定和預(yù)報(bào)問題。由于跟蹤設(shè)施的缺乏與空間碎片數(shù)量的巨大，空間碎片的跟蹤數(shù)據(jù)不可避免地缺乏。如何利用盡可能少的跟蹤數(shù)據(jù)獲得滿足精度要求的空間碎片軌道信息，對(duì)空間目標(biāo)跟蹤作業(yè)任務(wù)規(guī)劃和跟蹤網(wǎng)設(shè)計(jì)等均具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

2）大氣質(zhì)量密度模型精化。針對(duì)難于獲取全球分布跟蹤數(shù)據(jù)這一實(shí)際問題，將研究利用TLE數(shù)據(jù)及與衛(wèi)星精密跟蹤數(shù)據(jù)/衛(wèi)星精密軌道數(shù)據(jù)相結(jié)合以優(yōu)化大氣質(zhì)量密度模型的理論與方法，重點(diǎn)是能更有效地改善空間碎片的軌道預(yù)報(bào)精度。與此相關(guān)的工作還包括空間碎片面質(zhì)比參數(shù)的確定。

3）軌道誤差傳播理論與方法。針對(duì)空間碎片初始狀態(tài)矢量和面質(zhì)比參數(shù)誤差較大的問題，采用精密軌道數(shù)值積分器，研究完整力模型下的預(yù)報(bào)軌道誤差的特性；開展利用非線性系統(tǒng)理論（例如粒子濾波）進(jìn)行空間碎片預(yù)報(bào)軌道誤差傳播的方法研究，并開發(fā)相應(yīng)的軟件，以提高空間碎片預(yù)報(bào)軌道誤差的真實(shí)性。此項(xiàng)研究對(duì)提高空間碰撞預(yù)警的精度和可靠性具有重要作用。

4）快速空間碰撞預(yù)警算法研究。隨著被監(jiān)測(cè)空間目標(biāo)數(shù)量的增加，高效的空間碰撞預(yù)警服務(wù)將是一個(gè)挑戰(zhàn)。將開展解析軌道積分和半解析軌道積分相結(jié)合、利用并行計(jì)算的面向數(shù)十萬空間目標(biāo)的空間碰撞預(yù)警算法和軟件系統(tǒng)的研究。

武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院已成立了空間態(tài)勢(shì)感知研究中心，地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心設(shè)立了空間目標(biāo)跟蹤與定位創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，致力于空間碎片的跟蹤與軌道信息服務(wù)研究，其中的一項(xiàng)任務(wù)是完善武漢大學(xué)空間目標(biāo)軌道信息服務(wù)軟件平臺(tái)。

3 結(jié)束語

本文介紹了武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院正在開發(fā)建設(shè)的空間目標(biāo)軌道信息服務(wù)軟件平臺(tái)，重點(diǎn)介紹了主要功能模塊的功能，包括利用多源數(shù)據(jù)的衛(wèi)星/空間碎片軌道確定（包括初軌確定）與預(yù)報(bào)、大氣質(zhì)量密度模型精化、空間碰撞預(yù)警和半解析法快速精密軌道傳播等。

本文還介紹了未來幾年有關(guān)空間目標(biāo)軌道力學(xué)和空間碰撞預(yù)警的幾個(gè)研究方向，目的是為提升空間態(tài)勢(shì)感知服務(wù)質(zhì)量提供關(guān)鍵理論與技術(shù)支撐。

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（編輯：肖福根）

Development of space object orbit information software platform

Sang Jizhang1,2, Chen Lijuan1,2, Li Bin1, Du Jianli1, Chen Junyu1, Zhang Pin1
(1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2. Collaborative Innovation Center for Geospatial Technology, Wuhan University, Wuhan 430079, China)

Abstract:The space object orbit information is one of the most important elements in the space situational awareness. It serves as the basis for the space collision warning, the space debris environment model and many other space applications, as they are all related with the determination of space object orbits. In this paper, the Space Object Orbit Information Software Platform developed at Wuhan University is presented. At the present, the platform includes or is going to include the following functions: the satellite/ debris orbit determination (including the initial orbit determination) and prediction using multi-source data, the atmospheric mass density model calibration, the space collision warning and the rapid precision orbit propagation based on the semi-analytical method. The research advances in the software platform are summarized, and the development plans are discussed.

Key words:space debris; orbit determination and orbit prediction; atmospheric mass density model; space collision warning; software platform

作者簡(jiǎn)介：桑吉章（1963—），男，博士學(xué)位，教授，國(guó)家“千人計(jì)劃”專家，研究重點(diǎn)包括空間碎片精密跟蹤理論、方法及其應(yīng)用，空間目標(biāo)軌道確定和預(yù)報(bào)，空間環(huán)境管理等。E-mail: jzhsang@sgg.whu.edu.cn。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：41474024）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（編號(hào)：410500078）；武漢大學(xué)地球空間環(huán)境與大地測(cè)量教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金項(xiàng)目（編號(hào)：410500083）

收稿日期：2015-12-06；修回日期：2016-01-08

DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2016.01.001

中圖分類號(hào)：V520.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-1379(2016)01-0001-06