論文の概要: Probability of Collision of satellites and space debris for short-term
encounters: Rederivation and fast-to-compute upper and lower bounds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08978v1
- Date: Wed, 15 Nov 2023 14:12:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-16 15:42:42.504224
- Title: Probability of Collision of satellites and space debris for short-term
encounters: Rederivation and fast-to-compute upper and lower bounds
- Title（参考訳）: 短期衝突における衛星と宇宙デブリの衝突確率:再帰と高速・高速上・下界境界
- Authors: Ricardo Ferreira, Cl\'audia Soares and Marta Guimar\~aes
- Abstract要約: LEOにおける宇宙デブリの拡散は、宇宙産業にとって大きな関心事となっている。
Akella と Alfriend が2000年に提案した手法は、短期的な衝突の確率を推定するために広く使われている。
本研究は、衝突の確率に対して、自然に強固で高速な上下境界を許容する第一原理に基づく新しい導出を導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The proliferation of space debris in LEO has become a major concern for the
space industry. With the growing interest in space exploration, the prediction
of potential collisions between objects in orbit has become a crucial issue. It
is estimated that, in orbit, there are millions of fragments a few millimeters
in size and thousands of inoperative satellites and discarded rocket stages.
Given the high speeds that these fragments can reach, even fragments a few
millimeters in size can cause fractures in a satellite's hull or put a serious
crack in the window of a space shuttle. The conventional method proposed by
Akella and Alfriend in 2000 remains widely used to estimate the probability of
collision in short-term encounters. Given the small period of time, it is
assumed that, during the encounter: (1) trajectories are represented by
straight lines with constant velocity; (2) there is no velocity uncertainty and
the position exhibits a stationary distribution throughout the encounter; and
(3) position uncertainties are independent and represented by Gaussian
distributions. This study introduces a novel derivation based on first
principles that naturally allows for tight and fast upper and lower bounds for
the probability of collision. We tested implementations of both probability and
bound computations with the original and our formulation on a real CDM dataset
used in ESA's Collision Avoidance Challenge. Our approach reduces the
calculation of the probability to two one-dimensional integrals and has the
potential to significantly reduce the processing time compared to the
traditional method, from 80% to nearly real-time.
- Abstract（参考訳）: LEOにおける宇宙ゴミの拡散は、宇宙産業にとって大きな関心事となっている。
宇宙探査への関心が高まる中、軌道上の物体間の潜在的な衝突の予測は重要な問題となっている。
軌道上には、数百万の破片が数ミリメートル、何千もの非手術衛星と捨てられたロケットステージがあると推定されている。
これらの破片が到達できる速度を考えると、数ミリの大きさの破片でさえも、衛星の船体に亀裂を引き起こしたり、スペースシャトルの窓に深刻な亀裂を生じさせる可能性がある。
Akella と Alfriend が2000年に提案した手法は、短期的な衝突の確率を推定するために広く使われている。
出会いの短い期間を考えると、(1)軌道が一定速度の直線で表される、(2)速度の不確かさがなく、その位置が出会いを通じて定常分布を示す、(3)位置不確実性は独立してガウス分布で表される、という仮定である。
本研究は、衝突の確率に対して、自然に強固で高速な上下境界を許容する第一原理に基づく新しい導出を導入する。
我々はESAのCollision Avoidance Challengeで使用した実CDMデータセットにおいて,確率計算と有界計算の両方を原式と定式化で実装した。
提案手法は, 確率計算を2つの1次元積分に還元し, 従来手法に比べて処理時間を80%からほぼリアルタイムに大幅に短縮する可能性を秘めている。
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