本技术涉及卫星工程，具体涉及一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法和装置。
背景技术：
1、立方星是一种采用国际通用标准的低成本微纳卫星，以“u”为单元，1u体积为100mmx100mmx100mm，在1u基础上组成2u、3u、6u、12u等。随着单元数量增多，卫星尺寸、重量得到增大，功能和性能得以提升。同时尺寸越大的立方星具有相对越大的灵活性，可以搭载功能丰富的微型载荷，实现多种多样的飞行任务。同时由于立方星具有小型化、标准化、重量轻、易发射的特点，因而其生产发射成本远低于传统卫星。近年来，随着立方星的技术进步，包括先进的有效载荷、微型推进技术、以及增强的自主决策和数据处理能力，使得这些微小的卫星能够执行越来越复杂的任务。同时随着商业化进程的加快以及国际合作的深入促进了立方星的广泛应用，它们不仅被用于观测、科学实验和太空技术验证，也可以在太空轨道环境风险监测预警方面发挥出重要作用，为在轨运行的卫星提供辅助性轨道环境监测和风险预警服务。
2、太空轨道环境风险包括卫星的分解、火箭级别的遗弃、碰撞产生的碎片、微陨石及宇宙尘埃等。现有的太空轨道环境风险监测预警方法通常是通过6u立方星为在轨运行的卫星提供辅助性轨道环境监测和风险预警服务，上述方法虽然可以在一定程度上提升在轨运行的卫星对环境的感知能力，但是由于太空环境复杂多变，复杂多变的太空环境可能对6u立方星的正常工作产生负面影响，导致6u立方星对太空环境的监测结果不准确，从而无法为在轨卫星提供精准、可靠的环境判断支撑。
3、针对以上不足，提出了一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法和装置。
技术实现思路
1、本技术提供一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法和装置，用于在复杂多变的太空环境中，保证6u立方星对太空环境参数的准确监测，为在轨卫星提供精准、可靠的环境判断支撑。
2、第一方面，本技术提供了一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，方法包括：获取6u立方星所处太空位置的环境信息，以及采集所述6u立方星所处太空位置的监测图像；根据所述监测图像，预测所述6u立方星与太空碎片的碰撞概率；根据所述环境信息，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值；根据所述太空碎片、所述碰撞概率以及所述环境影响值，计算所述6u立方星的目标影响值；当所述目标影响值大于影响阈值时，调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数。
3、通过采用上述技术方案，通过获取6u立方星所在轨道位置的多源环境信息，并采集空间目标区域图像，实现了对该轨道环境的全方位采集，形成目标空间环境的综合数据支撑。方法中利用监测图像预测6u立方星与碎片的碰撞概率，实现碰撞风险预警，并考虑碎片及6u立方星自身的运动规律，使风险预测更准确可靠。综合碰撞风险和环境风险，方法实现对空间环境风险的整体判定。当风险超过阈值时，6u立方星可主动规避碰撞、减少环境影响，增强自主避险能力。在复杂多变的太空环境中，保证6u立方星对太空环境参数的准确监测，为在轨卫星提供精准、可靠的环境判断支撑。
4、可选的，所述调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数之后，还包括：获取所述6u立方星的太空环境监测结果，生成环境监测报告；将所述环境监测报告传输至在轨运行的目标卫星，以使所述目标卫星根据所述环境监测报告调整运行参数。
5、通过采用上述技术方案，6u立方星在调整运行参数后，会重新监测以获取最新环境信息，形成时效性报告。该报告以标准格式整理空间环境特征，并可根据用户需求进行定制，以无线电波形式主动推送给在轨目标卫星。目标卫星据此了解自己轨道周边的环境状态，并调整自身运行参数，实现对环境变化的主动响应，如规避碎片威胁等。6u立方星充分发挥辅助监测作用，为其他轨道目标提供及时、定制的环境信息支持。
6、可选的，所述根据所述监测图像，预测所述6u立方星与太空碎片的碰撞概率，包括：根据所述监测图像，确定目标范围内的太空碎片的特征信息，所述特征信息包括：运动方向和运动速度；根据所述运动方向和所述运动速度，生成所述太空碎片的运动轨迹；结合所述6u立方星的运动轨迹和所述太空碎片的运动轨迹，预测所述6u立方星与太空碎片的碰撞概率。
7、通过采用上述技术方案，通过图像分析获取碎片的运动学信息，并根据碎片的运动参数预测其空间运动轨迹。同时获取6u立方星自身的运动轨迹信息，将两者轨迹进行匹配对比，判断是否存在碰撞点。如果存在碰撞点，可以计算碰撞点的参数，进而得出6u立方星与该碎片的碰撞概率。相比简单碰撞概率预测，该方案综合考虑了碎片的运动规律，实现了更准确的碰撞风险判断，有助于6u立方星采取有效避碰措施，增强了对碰撞风险的防范能力。
8、可选的，所述环境信息包括辐射强度、磁场强度及等离子体密度，所述根据所述环境信息，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值，包括：根据所述辐射强度、所述磁场强度及所述等离子体密度，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值。
9、通过采用上述技术方案，考虑了辐射、磁场、等离子体及太空障碍物等多种空间环境因素对6u立方星的影响。通过获取各环境参数的监测数据，可以定量地反映出当前环境的状态特征。然后，将各环境参数相互结合，进行综合计算，形成针对6u立方星的环境影响综合值。这种多源环境信息的聚合，实现了对轨道环境对6u立方星影响的全面评估。
10、可选的，所述根据所述辐射强度、所述磁场强度及所述等离子体密度，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值，包括：根据影响公式，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值，所述影响公式为：e＝wr×r/r0+wm m/m0+wpp/p0，其中，e为环境影响值，wr为辐射强度对应的权重系数，r为辐射强度，r0为辐射强度对应的阈值，wm为磁场强度对应的权重系数，m为磁场强度，m0为磁场强度对应的阈值，wp为等离子体密度对应的权重系数，p为等离子体密度，p0为等离子体密度对应的阈值。
11、通过采用上述技术方案，通过设置不同环境参数的权重系数，实现了环境变量对环境影响值贡献的可定制化。测量环境变量与对应阈值的超出程度，再与权重系数相乘即得到环境影响分值，最终对各环境影响分值求和获得环境影响值。更好地反映了不同环境因素的不同影响权重对6u立方星的影响，设置合理的权重系数可以使环境影响评估结果更加准确，以便6u立方星采取更加针对性的环境适应措施，提高其自主应对环境变化的能力。
12、可选的，所述根据所述太空碎片、所述碰撞概率以及所述环境影响值，计算所述6u立方星的目标影响值，包括：获取所述太空碎片的大小、质量、相对速度及与所述6u立方星的距离；根据所述太空碎片的大小、质量、相对速度及与所述6u立方星的距离，计算所述太空碎片对所述6u立方星的碰撞风险值；结合所述碰撞概率和所述碰撞风险值，得到综合碰撞风险值；将所述环境影响值与所述综合碰撞风险值相结合，得到所述6u立方星的目标影响值。
13、通过采用上述技术方案，该方案不仅考虑了碰撞概率，还细化了不同碎片的物理特性，根据碎片的大小、质量和相对速度等参数，量化计算了单个碎片对6u立方星的碰撞风险影响值。再与碰撞概率结合，形成碎片的综合碰撞风险值。最后与环境影响值进行加权组合，得到6u立方星的目标影响值。目标影响值全面反映了碎片属性差异和环境效应对6u立方星的实际危害程度。综合风险值指导6u立方星进行精确有效的自救措施，提升了立方星的自主规避风险能力。
14、可选的，所述当所述目标影响值大于影响阈值时，调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数，包括：当所述目标影响值大于影响阈值时，获取所述目标影响值中的所述碰撞风险值与所述环境影响值的比例；若所述碰撞风险值大于所述环境影响值，则调整所述6u立方星的轨道高度；若所述环境影响值大于所述碰撞风险值，则调整所述6u立方星机体的向阳面朝向；根据调整后的所述6u立方星的运行姿态，规划所述6u立方星的监测航线并生成监测参数，所述监测参数包括监测时间、图像分辨率及传输带宽。
15、通过采用上述技术方案，该方案根据碰撞风险值和环境影响值的比例，使6u立方星可以针对具体的风险类型进行有针对性的自救应对。当碰撞风险较大时，6u立方星将启动轨控系统调整轨道高度，主动远离碎片分布区域，从根本上规避碰撞威胁。当环境风险较大时，6u立方星将调整姿态，减少机体的辐射面积，降低环境因素的影响。6u立方星可以对不同类型的风险实施有针对性的主动应对，提高自身的环境适应能力和任务顺利进行的概率，充分发挥了立方星的自主性优势，拓展了其应用空间。
16、第二方面，本技术提供一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警装置，所述装置包括：所述装置包括：获取模块、预测模块、第一计算模块、第二计算模块及调整模块；其中，
17、所述获取模块，用于获取6u立方星所处太空位置的环境信息，以及采集所述6u立方星所处太空位置的监测图像；所述预测模块，用于根据所述监测图像，预测所述6u立方星与太空碎片的碰撞概率；所述第一计算模块，用于根据所述环境信息，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值；所述第二计算模块，用于根据所述太空碎片、所述碰撞概率以及所述环境影响值，计算所述6u立方星的目标影响值；所述调整模块，用于当所述目标影响值大于影响阈值时，调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数。
18、通过采用上述技术方案，通过获取6u立方星所在轨道位置的多源环境信息，并采集空间目标区域图像，实现了对该轨道环境的全方位采集，形成目标空间环境的综合数据支撑。方法中利用监测图像预测6u立方星与碎片的碰撞概率，实现碰撞风险预警，并考虑碎片及6u立方星自身的运动规律，使风险预测更准确可靠。综合碰撞风险和环境风险，方法实现对空间环境风险的整体判定。当风险超过阈值时，6u立方星可主动规避碰撞、减少环境影响，增强自主避险能力。在复杂多变的太空环境中，保证6u立方星对太空环境参数的准确监测，为在轨卫星提供精准、可靠的环境判断支撑。
19、第三方面，本技术提供一种电子设备，采用如下技术方案：包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如上述任一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法的计算机程序。
20、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：存储有能够被处理器加载并执行上述任一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法的计算机程序。
21、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
22、1.在复杂多变的太空环境中，保证6u立方星对太空环境参数的准确监测，为在轨卫星提供精准、可靠的环境判断支撑；
23、2.6u立方星在调整运行参数后，会重新监测以获取最新环境信息，形成时效性报告。该报告以标准格式整理空间环境特征，并可根据用户需求进行定制，以无线电波形式主动推送给在轨目标卫星。目标卫星据此了解自己轨道周边的环境状态，并调整自身运行参数，实现对环境变化的主动响应，如规避碎片威胁等。6u立方星充分发挥辅助监测作用，为其他轨道目标提供及时、定制的环境信息支持。
1.一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述根据所述监测图像，预测所述6u立方星与太空碎片的碰撞概率，包括：
4.根据权利要求1所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述环境信息包括辐射强度、磁场强度及等离子体密度，所述根据所述环境信息，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值，包括：
5.根据权利要求4所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述根据所述辐射强度、所述磁场强度及所述等离子体密度，计算所述6u立方星所处太空位置对所述6u立方星的环境影响值，包括：
6.根据权利要求1所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述根据所述太空碎片、所述碰撞概率以及所述环境影响值，计算所述6u立方星的目标影响值，包括：
7.根据权利要求1所述的基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警方法，其特征在于，所述当所述目标影响值大于影响阈值时，调整所述6u立方星的运行姿态以及监测参数，包括：
8.一种基于6u立方星的太空轨道环境风险监测预警装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、预测模块、第一计算模块、第二计算模块及调整模块；其中，
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如权利要求1-7任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-7任意一项所述的方法的计算机程序。
