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火箭残骸落点综合态势分析方法与应用
网络安全与数据治理
安金霞1,秦志刚1,李轩2,朱岩2,路远程1
1.酒泉卫星发射中心;2.航天科工集团第三研究院航天海鹰卫星运营事业部
摘要: 随着高密度航天发射,火箭残骸数量呈现快速增长态势,全面掌握火箭残骸落点综合态势,是高效评估火箭残骸灾害风险和应急指挥决策的重要依据。提出了火箭残骸落点综合态势分析业务模型和主题域数据模型,论述了基于海量历史残骸落点数据资源,开展火箭残骸落点预报精确度分析、火箭残骸预置落点区域准确度分析和火箭残骸落点散布区域特征分析等数据挖掘分析方法,给出了航天发射残骸落点“态势一张图”的可视化设计要素。工程实践表明,该成果可为提高航天发射火箭残骸风险评估和应急指挥决策能力提供技术支撑,应用效益较好。
中图分类号:V525;TP391文献标识码:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.11.007引用格式:安金霞,秦志刚,李轩,等.火箭残骸落点综合态势分析方法与应用[J].网络安全与数据治理,2024,43(11):37-42.
Methods and application of comprehensive situation analysis for rocket debris landing points
An Jinxia1,Qin Zhigang1,Li Xuan2,Zhu Yan2,Lu Yuancheng1
1.Jiuquan Satellite Launch Center; 2.The Third Institute of CASIC HiWing Satellite Operation Division
Abstract: With high-density space launch mission, the number of rocket debris shows a rapid growthtrend. The comprehensive situation of rocket debris landing points is the most important basis for assessment of rocket debris risk and emergence command decision-making. Fristly, the business requirements model and topic domain data model are proposed. Then, some relative data mining analysis methods are studied which based on the data resource of rocket debris landing points, such as the accuracy analysis of rocket debris landing points prediction, the accuracy analysis of preplan-region for rocket debris and the scattering area features analysis of the landing points. Last, visual design elements of situation map for rocket debris landing points in space launch mission are discussed. Engineering practice has shown that this research has application value and can be the technical support for risk assessment of rocket debris and emergence command decision-making in space launch mission.
Key words : rocket debris; landing points; situation analysis; accuracy; confidence ellipse

引言

运载火箭通常由助推器、子级、整流罩、上面级等火箭结构体组成,并在飞行的不同阶段完成其推进使命后,自动分离成为火箭残骸坠落。我国酒泉、西昌和太原卫星发射中心都在内陆地区,发射产生的火箭残骸绝大部分都落回到我国陆地预先规划的安全落点区域;文昌发射场位于海边,火箭残骸会掉入公海预定区域;航天器入轨后分离的火箭末级和上面级等残骸一般会进行钝化处理,并在再入大气层的过程中烧蚀销毁,少部分未烧毁器件(如较大的发动机等部件)落入公海预定区域[1]。若火箭点火起飞后发生故障掉落或炸毁(包括安控自毁),导致航天器无法正常入轨情况下,则会产生更多的火箭及航天器残骸,可能落入非安全落点区域,存在不同程度的灾害风险。

随着我国经济不断发展,规划的火箭残骸落区已经从人口稀少地区发展为人口和生产生活设施较为密集的地区,加之我国航天发射高密度常态化,商业航天发射从无到有快速发展,火箭正常发射和发射异常产生的残骸落区的安全性和应急保障等方面问题备受瞩目,需要更加全面、及时和准确的航天发射残骸落点综合态势信息,为开展火箭残骸风险分析和应急指挥决策提供信息支持。

公开文献报道主要聚焦研究火箭残骸落点预报算法研究[2-4]和火箭残骸控制回收技术等方面研究[5-7]。本文采用大数据研究方法和技术,基于航天发射积累的海量火箭残骸历史数据资源和实时数据,讨论如何通过数据挖掘和可视化分析方法,实现对火箭残骸的综合态势分析,为航天发射火箭残骸管理和风险评估提供支撑。

本文首先给出了面向火箭残骸落点综合态势分析的业务模型,并依次讨论了面向该主题域的数据需求模型、数据挖掘分析算法和可视化设计等,基于航天发射数据资源库(模拟数据集),给出了部分应用示例。


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https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006227


作者信息:

安金霞1,秦志刚1,李轩2,朱岩2,路远程1

(1.酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750;

2.航天科工集团第三研究院航天海鹰卫星运营事业部,北京100071)


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