本文關(guān)鍵詞：空間碎片預(yù)警并行計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 空間碎片 碰撞概率 并行計(jì)算 任務(wù)分配

【摘要】：隨著人類對(duì)太空的不斷探索,地球周邊軌道上已囤積了大量的空間碎片。空間碎片以超高速繞地球飛行,對(duì)在軌航天器具有極大破壞力,特別對(duì)載人飛船更可能產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。為保護(hù)航天器的安全,需對(duì)其進(jìn)行空間碎片風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算,預(yù)報(bào)未來(lái)即將會(huì)發(fā)生的危險(xiǎn)軌道交會(huì)事件,使航天器能夠提前采取措施。 在短時(shí)間內(nèi)對(duì)海量的空間物體交會(huì)事件進(jìn)行分析,產(chǎn)生的計(jì)算量是巨大,只有使用高性能計(jì)算設(shè)備,才能夠滿足航天器常規(guī)預(yù)警任務(wù)的需求。本文介紹了空間碎片預(yù)警工作的流程,分析了對(duì)大批量空間物體執(zhí)行預(yù)警所需的計(jì)算能力,基于原有的空間碎片碰撞預(yù)警串行程序,設(shè)計(jì)了一套符合任務(wù)需求的并行化計(jì)算系統(tǒng),根據(jù)航天器與空間碎片間的碰撞概率評(píng)估交會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)軟硬件的結(jié)合完成了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),建立了用于航天器預(yù)警的高性能計(jì)算系統(tǒng)。并使用本套系統(tǒng)開展了相關(guān)的預(yù)警實(shí)驗(yàn),完成系統(tǒng)計(jì)算速度與精度的測(cè)試。 本文完成的主要工作如下： (1)根據(jù)執(zhí)行空間碎片常規(guī)預(yù)警的任務(wù)要求,對(duì)并行系統(tǒng)所需具備的計(jì)算能力進(jìn)行了分析； (2)通過(guò)研究空間碎片預(yù)警計(jì)算的運(yùn)行模式,進(jìn)行了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊功能以及并行框架設(shè)計(jì)； (3)完成了系統(tǒng)軟硬件集成與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn),通過(guò)航天器預(yù)警算例進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 系統(tǒng)建成后,對(duì)航天器執(zhí)行空間碎片預(yù)警計(jì)算的能力有了極大提升。完成全部編目空間物體常規(guī)預(yù)警任務(wù)的時(shí)間大約為兩至三小時(shí),對(duì)我國(guó)航天器執(zhí)行計(jì)算分析時(shí)間的僅需要數(shù)分鐘。速度與精度都能夠滿足任務(wù)的需求,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：空間碎片 碰撞概率 并行計(jì)算 任務(wù)分配
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP338.6;V528
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景與意義9-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外空間觀測(cè)現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.3 并行計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀19-22
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 第二章 空間碎片預(yù)警基本原理與方法23-35
• 2.1 空間碎片預(yù)警流程23-24
• 2.2 空間物體接近分析和目標(biāo)篩選24-27
• 2.2.1 幾何篩選法25-26
• 2.2.2 時(shí)間篩選法26
• 2.2.3 最接近點(diǎn)和接近區(qū)間26-27
• 2.3 空間物體軌道預(yù)報(bào)和誤差計(jì)算27-31
• 2.3.1 兩行軌道根數(shù)與預(yù)報(bào)模型27-28
• 2.3.2 全軌道周期誤差生成方法28-31
• 2.4 基于碰撞概率的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 系統(tǒng)需求分析與設(shè)計(jì)35-47
• 3.1 計(jì)算能力需求分析35-38
• 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-40
• 3.3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)40-42
• 3.4 并行框架設(shè)計(jì)42-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與預(yù)警實(shí)驗(yàn)47-63
• 4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)47-57
• 4.1.1 控制軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)47-51
• 4.1.2 集群計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)51-54
• 4.1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)54-57
• 4.2 預(yù)警計(jì)算實(shí)驗(yàn)57-62
• 4.2.1 計(jì)算速度測(cè)試58-60
• 4.2.2 計(jì)算精度測(cè)試60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 工作總結(jié)63
• 5.2 下一步工作計(jì)劃63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 致謝67-69
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 李少敏;牛威;馬鑫;祝開建;;空間目標(biāo)探測(cè)技術(shù)研究[J];國(guó)防科技;2009年03期

2 陳蓉;申麟;高朝輝;唐慶博;童科偉;;空間碎片減緩技術(shù)發(fā)展研究[J];國(guó)際太空;2014年03期

3 程陶;劉靜;王榮蘭;于有成;;空間碎片預(yù)警中的碰撞概率方法研究[J];空間科學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

4 白顯宗;陳磊;;基于空間壓縮和無(wú)窮級(jí)數(shù)的空間碎片碰撞概率快速算法[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

5 白顯宗;陳磊;張翼;唐國(guó)金;;空間目標(biāo)碰撞預(yù)警技術(shù)研究綜述[J];宇航學(xué)報(bào);2013年08期

，

本文編號(hào)：607719