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| title | tags | summary |
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| 运行规划 | operations, planning, scheduling, fuel-budget, collision-avoidance | 让航天器待在它该在的位置这一日常问题,以及决定它的三个预算。 |
运行规划
航天器一旦上天,就要有人决定它应该做什么。这是一个带三个硬预算的排程问题,而运行的全部就是三者之间的协商。
定义
- 燃料预算限定任务寿命内可用的总机动与位保推进剂。
- 接触预算限定地面段可提供的过境次数,进而限定可用的遥控与定轨量。
- 安全预算限定可执行的碰撞规避机动次数,因为每一次都消耗燃料与接触时间。
规划就是对这三者的分配。接触不足的航天器无法飞到其精度指标;燃料不足的会提前终结。
数学含义
位保代价
对处于非严格太阳同步轨道的低轨,轨道面会漂移,因为扁率与日月引力产生了设计未要求的面内节点速率。保持该轨道面需要以某间隔做位保机动:
delta_v_keeping ~ | dOmega/dt | * 间隔 * a
因此代价对漂移率与间隔都是线性的。允许漂移减半使速率加倍,允许漂移的间隔减半使机动次数加倍:两者相乘。
碰撞规避
在相近壳层有众多卫星时,会合评估产生候选接近,每一次确认的接近都需要一次机动。每次机动代价很小,而数量不可控,因此现代做法是每星数厘米的不确定度而非数十米:无法确认的接近不需要机动。
定轨作为预算
燃料预算与接触预算在此相遇。精度需要弧长,弧长需要接触,而接触是稀缺资源。无法被足够频繁观测的航天器会漂移,会需要它负担不起的机动,而失效表现为预算而非轨道误差。
单位约定
- 推进剂:千克,或用其实际支出的速度增量。
- 接触时间:每航天器每天分钟数。
- 漂移率:度每天。
- 会合筛查体积:千米;决定体积的不确定度同单位。
适用边界
三个预算并不独立。为了接触预算允许更多跟踪而花燃料买精度是正当的取舍,也正是计划明确作出或隐含作出的取舍。不陈述该分配的计划就是意外地作出了一个。
最难的情形是拥挤壳层,碰撞规避预算被无人规划的事件消耗,应对方式是规则而非决策:当概率超过门限时自动执行机动,因为决定无法在可用时间内作出。
因此在拥挤壳层运行航天器,部分程度上取决于它被编目时的不确定度,而那是发射前数年作出的设计决策。
标准
- 会合评估与规避实践:相关体制下国际协调机构的规范,以及任务实践
- 地面段排程接口:CCSDS 运行标准
另见
- maneuvers:一次机动的代价
- tt-and-c:接触预算
- scenario-simulation:飞行前演练计划