CN109214014B - 获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及设备 - Google Patents

获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及设备 Download PDF

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CN109214014B CN201710517115.1A CN201710517115A CN109214014B CN 109214014 B CN109214014 B CN 109214014B CN 201710517115 A CN201710517115 A CN 201710517115A CN 109214014 B CN109214014 B CN 109214014B
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Abstract

本发明提供一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，包括：根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率、偏心率变化率、当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；以预定积分步长采用数值积分算法对半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个预定积分步长，获得第n个预定积分步长时空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；计算半长轴和偏心率之间的乘积并确定半长轴与乘积之间的差值，获得空间物体的近地点高度为差值与地球半径之差；当近地点高度小于预设近地点高度时，获得空间物体剩余轨道寿命为第n个预定积分步长对应时刻与初始时刻的差值。

Description

获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及设备
技术领域
本发明涉及航天器轨道动力学领域，尤其涉及一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及设备。
背景技术
轨道寿命是指空间物体在轨道上存留的时间。它是从空间物体进入轨道到陨落为止的时间。部分在轨空间物体主要受大气阻力的作用，实际轨道呈现为不断下降的螺旋线，从而导致近地点高度会逐渐降低，最终使得空间物体落入稠密大气层(离地面100公里)烧毁，其中尺寸较大的空间物体可能在稠密大气层中无法完全烧毁，从而降落到地面上，对地面的人员和财产安全造成危害。
传统计算近地轨道空间物体剩余轨道寿命与实际观测数据相比具有较大差距，获取的轨道寿命不够准确并且计算速度慢。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种计算速度快且准确的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及设备，其中所述方法包括：
根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，计算获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；
以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；
计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及
当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
在其中一个实施例中，所述获取大气密度，包括：
获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
在其中一个实施例中，所述根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比的步骤中，所述获取大气面积质量比包括：
获取预设历元时刻范围内所述空间物体的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；
根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，以获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；
根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，以获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；
根据所述半长轴差、时间差、第一变化率和第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
在其中一个实施例中，所述获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差的步骤包括：
获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数；
对所述轨道根数根据历元时刻进行排序；
计算获得相邻两个所述轨道根数的历元时刻差；以及
当所述历元时刻差大于等于1天时，计算相邻两个所述轨道根数的半长轴差。
在其中一个实施例中，所述获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法还包括：
当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
本发明还提供一种获取空间物体剩余轨道寿命的***，包括：
参数获取模块，用于根据大气阻力作用获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；
积分模块，用于以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；
近地点高度获得模块，用于计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及
剩余寿命获得模块，用于当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
在其中一个实施例中，所述积分模块还包括：
大气密度获取模块，用于获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
在其中一个实施例中，所述参数获取模块中，所述获取大气面积质量比包括：
半长轴差获得模块，用于获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，当所述历元时刻差大于等于1天时，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；
轨道半长轴的第一变化率获得模块，用于根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，进而获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；
轨道半长轴的第二变化率获得模块，用于根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，进而获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；以及
大气面积质量比和光压面积质量比获得模块，用于根据所述半长轴差、时间差、第一变化率和第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
在其中一个实施例中，所述剩余寿命获得模块还用于当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
本发明还提供一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被所述处理器处理时实现前述任意一项所述方法的步骤。
由于半长轴变化率随近地点高度而变化，本发明提供的一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法、***及装置中，进行数值积分时采用半长轴步长与半长轴变化率的比为所述预定积分步长，可以使得获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命更快且更准确。
附图说明
图1为本发明实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法的流程图；
图2为本发明实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法中获取大气面积质量比的流程图；
图3为本发明实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法中获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差的流程图；
图4为本发明另一个实施例中的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法的流程图；
图5为本发明实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***的结构框图；
图6为本发明实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***中获取大气面积质量比的结构框图；
图7为本发明一种实施方式的计算结果与国外space-track.org公布结果的比对。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一个实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法的流程图，所述方法包括：
步骤S100，根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的初始时刻的轨道根数和大气面积质量比。
具体地，根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，所述半长轴变化率和偏心率变化率表示为：
Figure BDA0001336879020000051
Figure BDA0001336879020000052
其中，σ＝CDA/2为弹道系数，CD为空间物体的阻力系数，本实施例中取CD＝2.2，A为空间物体的面积质量比，ρ为该高度的大气密度，v为空间物体的速率，r为空间物体的径向距离，a为空间物体所在轨道的半长轴，e为空间物体所在轨道的偏心率，μ为地球引力常数，θ为空间物体的轨道的真近点角。对此半长轴变化率和偏心率变化率方程对时间求积分时，需要获取所述空间物体的初始时刻的轨道根数即初始时刻的半长轴和偏心率和大气面积质量比等相关参数。并且获取当前时刻轨道根数中轨道半长轴和偏心率应满足近地轨道(LEO)条件：a＜8378km和e＜0.1km。
步骤S200，以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比。
具体地，预定积分步长可以为一个定长值。在一个实施例中，预定积分步长优选为半长轴步长与半长轴变化率的比。本实施例中，数值积分算法为龙格库塔四阶积分法。将所述半长轴变化率和偏心率变化率从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体的半长轴和偏心率。
由于半长轴变化率随近地点高度而变化，本发明所提供的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法中进行数值积分时采用半长轴步长与半长轴变化率的比为所述预定积分步长，使得获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命更快且更准确。
步骤S300，计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差。
具体地，求解空间物体的近地点高度是根据步骤S200获得的半长轴和偏心率，通过近地点高度公式rp＝a*(1-e)-Re获得所述空间物体的近地点高度，其中Re为地球半径。
步骤S400，当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
具体地，通过近地点高度来判断，当所述近地点高度小于预设近地点高度即可获得所述空间物体剩余轨道寿命。优选地，当rp＜100km时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
在其中一个实施例中，步骤S200中，还包括获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
具体地，在本实施例中，大气密度为真近角的函数，并且与太阳活动参数和地磁指数相关。大气密度还与所述第n个所述预定积分步长对应时刻空间物体所处位置相关。而预设的大气密度模型和空间环境参数给出这些相关参数相应值。对真近角进行数值积分最终可获得所述第n个所述预定积分步长对应时刻的大气密度。预设的大气模型为NRLMSISE2000标准地球大气模型，预设的空间环境参数为space weather参数。获取不同的真近角下与所述空间物体所在轨道真近角相对应的太阳极紫外效应参数即太阳活动参数F10.7、地磁指数AP、轨道高度进而根据NRLMSISE2000标准地球大气模型给出大气密度。而传统计算轨道剩余寿命时大气密度采用常量或是没有根据空间环境参数预报结果计算大气密度，使得最终计算结果不准确。本发明根据不同时刻不同真近角获取大气密度更科学，也使最终获取的轨道剩余寿命更准确。
如图2所示，在一个实施例中，所述根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比的步骤S100中，所述获取大气面积质量比包括：
步骤S110，获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差。
具体地，选取一段历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数。此轨道根数为平均轨道根数。将这一段历元时刻范围内的轨道根数按历元时刻进行排序，然后再计算相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差。
如图3所示，在一个实施例中，所述步骤S110包括：
步骤S111，获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数；
步骤S112，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序；
步骤S113，计算获得相邻两个所述轨道根数的历元时刻差；以及
步骤S114，当所述历元时刻差大于等于1天时，计算相邻两个所述轨道根数的半长轴差。
步骤S120，根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，进而获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率。
具体地，根据对应历元时刻的轨道根数、大气密度模型NRLMSISE 2000以及空间环境参数space weaher，根据大气阻力模型，单位大气面积质量比引起的半长轴随时间平均变化率的方程如下：
Figure BDA0001336879020000081
其中，CD为空间物体的阻力系数，本实施例中取CD＝2.2，v为空间物体的速率，r为空间物体的径向距离，a为空间物体所在轨道的半长轴，μ为地球引力常数，θ为空间物体的轨道的真近点角。
步骤S130，根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，进而获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率。
根据圆柱形地球阴影模型，太阳、地球和空间物体的位置关系以及光压摄动模型，计算获得在太阳光压摄动影响下，对应历元时刻的单位光压面积质量比引起的半长轴随时间平均变化率的方程如下：
Figure BDA0001336879020000082
其中，λ表示为：
Figure BDA0001336879020000083
PSR＝4.57×10-6N/m2为太阳辐射压常数，CR为太阳光压常数(本实施例中取1.40)，Rsat2sun为卫星指向太阳的位置矢量。参考圆柱形地球阴影模型，当卫星运行在地球的背面，没有太阳光照射时(即阴影区)，卫星受到的太阳光压摄动影响为0。
步骤S140，根据所述半长轴差、时间差、第一变化率和第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
具体地，根据所述半长轴差Δai、时间差Δti、第一变化率和第二变化率，在此范围内空间物体的大气面积质量比A1和光压面积质量比A2，可以建立方程：
Figure BDA0001336879020000091
其中i＝1,2...N-1分别对应每个历元时刻差。对上述方程采用最小二乘方法计算，获得大气面积质量比A1和光压面积质量比A2的最优值。
因此本发明所提供的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法中进行数值积分时采用此获得大气面积质量比A1和光压面积质量比A2的最优值的方法，使得获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命更精确。
如图4所示，在一个实施例中，所述获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法还包括:
步骤S500,当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
具体地，一般来说经历一个积分步长是不能满足所述近地点高度小于预设近地点高度的，此时需要积分到下一个积分步长，因此需要将n+1赋值给n返回所述S200的步骤继续积分计算。
本发明还提供一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***。
图5为一个实施例的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***的结构框图，所述***包括：
参数获取模块100，用于根据大气阻力作用获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的当前时刻的轨道根数和大气面积质量比；
积分模块200，用于以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；
近地点高度获得模块300，用于计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及
剩余寿命获得模块600，用于当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
在一个实施例中，所述积分模块200还包括：
大气密度获取模块，用于获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
如图6所示，在一个实施例中，所述参数获取模块100中，所述大气面积质量比包括：
半长轴差获得模块110，用于获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，当所述历元时刻差大于等于1天时，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；
轨道半长轴的第一变化率获得模块120，用于根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，进而获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；
轨道半长轴的第二变化率获得模块130，用于根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，进而获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；
大气面积质量比和光压面积质量比获得模块140，用于根据所述半长轴差、时间差、第一变化率和第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
在一个实施例中，所述剩余寿命获得模块400还用于当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从当前时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
本发明还提供一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被所述处理器处理时实现前述任意一项所述方法的步骤。
根据上述一具体实施例，给出一具体应用案例如下：
采用2015年4月至7月的cosmos 1151(国际编号11671)的轨道根数，利用该方法估计其大气面积质量比和光压面积质量比，然后计算其剩余轨道寿命，对该方法进行验证说明其具体实施方式，同时给出11671物体的实际陨落期。所采用的目标轨道根数均来自网络下载的TLE文件，空间环境参数来自于网络下载的space-weather.txt文件。
a)轨道根数排序与筛选。利用2015年4月至7月cosmos 1151的轨道根数，排序和筛选后，计算得到半长轴差值和时间差结果如下表所示：
Figure BDA0001336879020000111
Figure BDA0001336879020000121
b)单位大气面积质量比和单位光压面积质量比引起的半长轴平均变化率计算。利用空间环境参数、轨道根数和大气模型NRLMSISE 2000计算单位大气面积质量比引起的半长轴平均变化；利用圆柱形地球阴影模型和轨道根数计算单位光压面积质量比引起的半长轴平均变化。结果如下表所示：
Figure BDA0001336879020000122
Figure BDA0001336879020000131
c)大气和光压面积质量比计算。根据上述表格中的计算内容，采用最小二乘法进行计算，获得11671的大气面积质量比和光压面积质量比分别为0.00616(平方米/kg)和36.45092(平方米/kg)。
(2)cosmos 1151剩余轨道寿命估计
分别选取15个不同时刻的cosmos 1151轨道根数，利用步骤(1)中获取的大气面积质量比0.00616(平方米/kg)，进行剩余轨道寿命估计，结果如下表所示：
预报初始历元 预报陨落期 预报剩余轨道寿命(天) 实际陨落期
2014-4-23 2014-7-31 98 2014-8-4
2014-5-14 2014-7-29 74 2014-8-4
2014-5-22 2014-7-28 66 2014-8-4
2014-5-28 2014-7-28 61 2014-8-4
2014-6-9 2014-7-30 51 2014-8-4
2014-6-11 2014-7-30 48 2014-8-4
2014-6-18 2014-7-30 42 2014-8-4
2014-6-25 2014-7-31 36 2014-8-4
2014-7-2 2014-8-1 30 2014-8-4
2014-7-9 2014-8-1 23 2014-8-4
2014-7-18 2014-8-1 13 2014-8-4
2014-7-31 2014-8-4 4 2014-8-4
2014-8-1 2014-8-4 3 2014-8-4
2014-8-2 2014-8-4 2 2014-8-4
2014-8-3 2014-8-4 1 2014-8-4
如图7所示，本发明一种实施方式的计算结果与国外space-track.org公布结果的比对。此图表明本发明更接近实际观测结果，更准确。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据大气阻力作用，获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的初始时刻的轨道根数和预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数；
根据相邻两个所述轨道根数的半长轴差、相邻两个所述轨道根数的历元时刻差、轨道半长轴的第一变化率和所述轨道半长轴的第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比；
以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述初始时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；
计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及
当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
2.如权利要求1所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，其特征在于，所述获取大气密度，包括：
获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
3.如权利要求1所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，其特征在于，所述根据相邻两个所述轨道根数的半长轴差、相邻两个所述轨道根数的历元时刻差、轨道半长轴的第一变化率和所述轨道半长轴的第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比包括：
获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；
根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，以获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；
根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，以获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；
根据所述半长轴差、所述历元时刻差、所述第一变化率和所述第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
4.如权利要求3所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，其特征在于，所述获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差的步骤包括：
获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数；
对所述轨道根数根据历元时刻进行排序；
计算获得相邻两个所述轨道根数的历元时刻差；以及
当所述历元时刻差大于等于1天时，计算相邻两个所述轨道根数的半长轴差。
5.如权利要求1所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从初始时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
6.一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于根据大气阻力作用获得空间物体的半长轴变化率和偏心率变化率，并获取所述空间物体的初始时刻的轨道根数和预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数；
大气面积质量比和光压面积质量比获得模块，用于根据相邻两个所述轨道根数的半长轴差、相邻两个所述轨道根数的历元时刻差、轨道半长轴的第一变化率和所述轨道半长轴的第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比；
积分模块，用于以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从所述初始时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比；
近地点高度获得模块，用于计算所述半长轴和偏心率之间的乘积并确定所述半长轴与所述乘积之间的差值，获得所述空间物体的近地点高度为所述差值与地球半径之差；以及
剩余寿命获得模块，用于当所述近地点高度小于预设近地点高度时，获得所述空间物体剩余轨道寿命为所述第n个所述预定积分步长对应时刻与所述初始时刻的差值。
7.如权利要求6所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***，其特征在于，所述积分模块还包括：
大气密度获取模块，用于获取预设的大气密度模型和空间环境参数，以所述空间物体所在轨道的真近角为变量进行数值积分，获得与所述第n个所述预定积分步长相对应的大气密度，其中获取与以所述变量变化后的真近角相对应的太阳活动参数F10.7和地磁指数AP。
8.如权利要求6所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***，其特征在于，所述大气面积质量比和光压面积质量比获得模块包括：
半长轴差获得模块，用于获取预设历元时刻范围内所述空间物体所在轨道的轨道根数，对所述轨道根数根据历元时刻进行排序，当所述历元时刻差大于等于1天时，计算获得相邻两个所述轨道根数的半长轴差和历元时刻差；
轨道半长轴的第一变化率获得模块，用于根据大气密度模型，获取对应所述历元时刻的大气密度参数和空间环境参数，进而获得单位大气面积质量比引起的轨道半长轴的第一变化率；
轨道半长轴的第二变化率获得模块，用于根据太阳光压摄动模型和圆柱形地球阴影模型，获取太阳、地球和空间物体的位置关系，进而获得单位光压面积质量比引起的轨道半长轴的第二变化率；以及
大气面积质量比和光压面积质量比获得模块，用于根据所述半长轴差、所述历元时刻差、所述第一变化率和所述第二变化率，通过最小二乘法，获得大气面积质量比和光压面积质量比。
9.如权利要求6所述的获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的***，其特征在于，所述剩余寿命获得模块还用于当所述近地点高度大于等于预设近地点高度时，将n+1赋值给n，返回所述以预定积分步长采用数值积分算法对所述半长轴变化率和偏心率变化率进行数值积分，并获取大气密度，进而从初始时刻积分到第n个所述预定积分步长，获得第n个所述预定积分步长时所述空间物体所在轨道的半长轴和偏心率，其中所述预定积分步长为半长轴步长与半长轴变化率的比的步骤。
10.一种获取近地轨道空间物体剩余轨道寿命的设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被所述处理器处理时实现权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
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