JP5237278B2 - 衝突防止操縦を決定する方法 - Google Patents
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Description
式3:Crel=C0+C1
ここで、C0はTCAにおける第1のオブジェクトの位置における不確定さを表す位置共分散マトリックスであり、C1はTCAにおける第2のオブジェクトの位置における不確定さを表す位置共分散マトリックスである。式3は第1のオブジェクトと第2のオブジェクトの位置の不確定さが相関されない場合にのみ適用されることに注意すべきである。
式8:mA=rrel・eA、
式9:mB=rrel・eB
最後に、PCは以下のように式10から決定されることができる。
式11:Crel(K)=K2(C0+C1)
Ka≦K≦Kb
勿論、1つの共分散、例えばC0の自信度が他の共分散、例えばC1の自信度よりも大きいか、或いはその逆であることが理解され認識される。これは例えば1つのオブジェクトが宇宙のごみの破片であるためにより不確定なドラグ(drag)特性で生じる可能性がある。この場合、式12として表される共分散の境界により制限された方形上で最大の確率を発見する2次元最適化問題を解決することが望ましい。
Crel(K0,K1)=K0 2C0+K1 2C1
式12:K0,a≦K0≦K0,b
K1,a≦K1≦K1,b
さらに本発明の変形された実施形態によれば、Crelは定数として(式3)、相対的な共分散における1次元Kの変化の関数として(式11)、および/または成分共分散C0とC1のスケールである2つの変数K0、K1を横切る変化の関数として(式12)選択的に決定される。
Pnom=PC(Crel)と、
Pmax=KのドメインにわたってPC(Crel(K))を最大にするか
Pmax=K0とK1のドメインにわたってPC(Crel(K0,K1))を最大にする。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]第1のオブジェクト(200)と第2のオブジェクト(206)についての初期状態データを含む初期状態データを獲得し、
前記初期状態データを使用して、制約の第1のセットを満足させる複数の予備操縦(404)を発生し、
複数の予備操縦から最良の予備操縦(406)を選択し、
最良の予備操縦(410)を最終操縦を行うための目的関数にしたがって最適化し、その最適化は与えられた制約の第2のセットにしたがっている衝突防止操縦の決定方法(400)。
[2]各予備操縦はさらに、第1の例ではエポックおよびデルタ速度ベクトル(600)、第2の例では開始エポック、推力方向、燃焼期間(700)を含むパラメータを有している前記[1]記載の方法(400)。
[3]最良の予備操縦の選択は、第1の選択肢として最小のデルタ速度のベクトル(610)の大きさを有する予備操縦を選択し、第2の選択肢として最短の燃焼期間を選択するステップを含んでいる前記[2]記載の方法(400)。
[4]最終の操縦はさらにエポックおよびデルタ速度ベクトル(610)および/または開始エポック、推力方向、燃焼期間を含むパラメータを有している前記[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の方法(400)。
[5]初期状態データはさらに、
第1のオブジェクト(200)に関連される第1の状態ベクトルおよび第2のオブジェクト(206)に関連される第2の状態ベクトルと、
第1のオブジェクト(200)の位置に関連される第1の共分散マトリックスおよび第2のオブジェクト(206)の位置に関連される第2の共分散マトリックスとを具備している前記[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の方法(400)。
[6]制約の第1のセットはさらに第1の最小のミス距離(102)制約と、衝突の第1の確率の制約を含んでいる前記[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の方法(400)。
[7]第1の確率は第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散とから形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって
決定される公称上の確率である前記[6]記載の方法(400)。
[8]第1の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散とに対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である前記[6]記載の方法(400)。
[9]第1の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である前記[6]記載の方法(400)。
[10]制約の第2のセットはさらに第2の最小のミス距離制約と、衝突の第2の確率の制約と、操縦時間ウィンドウとを具備している前記[1]乃至[9]のいずれか1つに記載の方法(400)。
[11]第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数としての相対的な共分散(306)を評価することにより決定される公称上の確率である前記[10]記載の方法(400)。
[12]第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散とに対してスケールするため規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である前記[10]記載の方法(400)。
[13]第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である前記[10]記載の方法(400)。
[14]制約の第2のセットは、相対的なドット積値と、最終操縦実行時間から最も近い接近の時間を減算した差が正の値である要件を含んでいる前記[10]記載の方法(400)。
[15]制約の第1のセットは、
第1の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される公称上の確率として決定され、
第2の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することにより決定される最大の確率(304)として決定され、
第3の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)として決定される衝突の第1の確率を含み、
制約の第2のセットは、
第1の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される公称上の確率として決定され、
第2の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)として決定され、
第3の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することにより決定される最大の確率(304)として決定される衝突の第2の確率を含んでいる前記[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の方法(400)。
Claims (15)
- 衝突防止操縦を決定する方法(400)であって、
第1のオブジェクト(200)と第2のオブジェクト(206)についての初期状態データを含む初期状態データを獲得し、
前記初期状態データを使用して、少なくとも最小のミス距離と衝突の確率とを含む制約の第1のセットを満足させる複数の予備操縦を発生し(404)、
前記複数の予備操縦から最良の予備操縦を選択し(406)、
前記最良の予備操縦を、最終操縦を行うための目的関数にしたがって最適化すること(410)を含み、
前記最適化は、与えられた制約の第2のセットにしたがい、
前記制約の第2のセットは、前記最良の予備操縦からもたらされるネガチブな副効果を低減するために与えられ、
前記ネガチブな副効果は、増加した燃料消費と使用効果とのうちの1つ以上を含み、
前記第1のオブジェクトは、軌道衛星である、方法(400)。 - 各予備操縦はさらに、
第1の例ではエポックおよびデルタ速度ベクトルを含むパラメータを有し(500)、
第2の例では開始エポックと、推力方向と、燃焼期間とを含むパラメータを有している(700)請求項1記載の方法(400)。 - 最良の予備操縦の選択は、
第1の選択肢として最小のデルタ速度ベクトル(610)の大きさを有する予備操縦を選択し、
第2の選択肢として最短の燃焼期間を選択するステップを含んでいる請求項2記載の方法(400)。 - 前記最終操縦はさらに、
エポックとデルタ速度ベクトル(610)とを含むパラメータ、および/または、
開始エポックと、推力方向と、燃焼期間とを含むパラメータ、
を有している請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法(400)。 - 前記初期状態データはさらに、
前記第1のオブジェクト(200)に関連する第1の状態ベクトルおよび前記第2のオブジェクト(206)に関連する第2の状態ベクトルと、
前記第1のオブジェクト(200)の位置に関連する第1の共分散マトリックスおよび前記第2のオブジェクト(206)の位置に関連する第2の共分散マトリックスと、
を具備している請求項1乃至4のいずれか1項記載の方法(400)。 - 前記制約の第1のセットはさらに、第1の最小のミス距離(120)の制約と、衝突の第1の確率の制約とを含んでいる請求項1乃至5のいずれか1項記載の方法(400)。
- 前記第1の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散とから形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される公称上の確率である請求項6記載の方法(400)。
- 前記第1の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散とに対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である請求項6記載の方法(400)。
- 前記第1の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である請求項6記載の方法(400)。
- 前記制約の第2のセットはさらに、第2の最小のミス距離の制約と、衝突の第2の確率の制約と、操縦時間ウィンドウとを具備している請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法(400)。
- 前記第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数としての相対的な共分散(306)を評価することにより決定される公称上の確率である請求項10記載の方法(400)。
- 前記第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散とに対してスケールするため規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である請求項10記載の方法(400)。
- 前記第2の確率は、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)である請求項10記載の方法(400)。
- 前記制約の第2のセットは、
ゼロである相対的なドット積の値と、
最も近い接近する時間から最終操縦実行時間を減算した差が正の値である要件と、
をさらに含み、
前記相対的なドット積は、前記第1のオブジェクト(200)と前記第2のオブジェクト(206)との間の相対的な距離と、前記第1のオブジェクト(200)と前記第2のオブジェクト(206)との間の相対的な速度とのドット積を含む、請求項10記載の方法(400)。 - 衝突防止操縦を決定する方法(400)であって、
第1のオブジェクト(200)と第2のオブジェクト(206)についての初期状態データを含む初期状態データを獲得し、
前記初期状態データを使用して、制約の第1のセットを満足させる複数の予備操縦(404)を発生し、
前記複数の予備操縦から最良の予備操縦(406)を選択し、
前記最良の予備操縦(410)を、最終操縦を行うための目的関数にしたがって最適化することを含み、
前記最適化は、与えられた制約の第2のセットにしたがい、
制約の第1のセットは、
第1の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される公称上の確率として決定され、
第2の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することにより決定される最大の確率(304)として決定され、
第3の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)として決定される衝突の第1の確率を含み、
制約の第2のセットは、
第1の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散から形成される定数として相対的な共分散(306)を評価することによって決定される公称上の確率として決定され、
第2の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散と第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対してスケールするために規定されたインターバルで1次元に沿って相対的な共分散(306)を評価することによって決定される最大の確率(304)として決定され、
第3の例では、第1のオブジェクト(200)の成分共分散に対するスケールとしての第1の変数と、第2のオブジェクト(206)の成分共分散に対するスケールとしての第2の変数との2つの変数の関数として相対的な共分散(306)を評価することにより決定される最大の確率(304)として決定される衝突の第2の確率を含んでいる、方法(400)。
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