本申请是关于一种基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，属于航天试验技术领域。本方法包括以下步骤：将目标打靶落点的散布结果看作是一个二维总体，并根据二维总体构建二维散点数据集，二维散点数据集包括多个目标打靶落点；计算二维总体的期望，并根据期望计算二维总体的协方差矩阵；根据协方差矩阵推导出二维散点数据集的主方向；根据主方向确定航天试验危险区的实际范围。本申请能够精准确定航天试验危险区的范围，提高了航天试验的安全性。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航天试验，尤其涉及一种基于主成分分析的航天试验危险区计算方法。
技术介绍
1、航天试验危险区是指火箭助推级残骸，再入航天器等目标可能的落点区域。航天试验危险区的设置是航天试验设计过程中需要重点考虑的因素。在航天试验准备过程中，航天试验危险区的安全管控工作必不可少，需要相关部门对航天试验危险区进行勘察，了解航天试验危险区内的人员，道路和设施情况，撤出航天试验危险区内的人员和重要财产，并对航天试验危险区进行封控，确保任务实施期间的人员和财产安全。
2、火箭助推级残骸等目标具有再入姿态不稳定、气动特性难以获取，受高空风影响较大等特点，这给如何准确估算航天试验危险区带来了极大困难。为了确保航天试验的安全进行，相关部门一般会结合残骸目标的分离点的位置误差和速度误差，残骸目标再入气动系数和高空风等因素，利用轨迹预报算法，并根据主要残骸目标的分离点的打靶结果，计算残骸目标的落点散布区域。在划定航天试验危险区时，通常划定一个矩形区域，即理论落点区域，使之覆盖残骸目标的落点散布区域，但残骸目标的实际落点区域与理论落点区域往往会存在如下问题：
3、航天器的主动段一般会进行制导调姿，再入后由于航天器受到高空风的影响，使残骸目标不一定按射出方向飞行，且残骸目标的实际落点的横向偏差和纵向偏差无法满足正态分布，从而导致残骸目标的实际落点区域关于理论落点区域不对称，并且残骸目标的实际落点区域的主方向与射出方向存在偏差。这种情况导致无法精确划定航天试验危险区，这对落点区域，特别是人口较为密集的区域带来了很大的安全隐患。
4、因此，有必要提出一种方案以改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
5、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，包括以下步骤：
2、将目标打靶落点的散布结果看作一个二维总体，并根据所述二维总体构建二维散点数据集，所述二维散点数据集包括多个目标打靶落点；
3、计算所述二维总体的期望，并根据所述期望计算所述二维总体的协方差矩阵；
4、根据所述协方差矩阵推导出所述二维散点数据集的主方向；
5、根据所述主方向确定航天试验危险区的实际范围。
6、本申请的一示例性实施例中，所述将目标打靶落点的散布结果看作一个二维总体，并根据所述二维总体构建二维散点数据集的步骤包括：
7、将所述目标打靶落点的所述散布结果看作所述二维总体；
8、将所述二维散点数据集中的所有所述目标打靶落点的散布中心作为坐标原点，射出方向作为x轴，通过所述坐标原点并与所述射出方向垂直的方向作为y轴，根据右手定则确定z轴方向，构建出包括所有所述目标打靶落点的直角坐标系，其中，每个所述目标打靶落点均包含经度坐标和维度坐标；
9、在所述直角坐标系中，根据所述目标打靶落点的数量，从所述二维总体中选取样本集，构建出所述二维散点数据集。
10、本申请的一示例性实施例中，所述二维总体的表达式为：
11、m＝(l,b)' (1)
12、其中，m表示二维总体，l表示所有目标打靶落点在直角坐标系x轴方向的坐标的集合，b表示所有目标打靶落点在直角坐标系z轴方向的坐标的集合，(·)'表示(·)的转置。
13、本申请的一示例性实施例中，所述二维散点数据集的表达式为：
14、
15、其中，x表示从二维散点数据集，m表示目标打靶落点的数量，i＝1,2,...,m，lm表示第m个目标打靶落点在直角坐标系x轴方向的坐标，bm表示第m个目标打靶落点在直角坐标系z轴方向的坐标。
16、本申请的一示例性实施例中，计算所述二维总体的所述期望的表达式为：
17、
18、其中，e(m)表示二维总体的期望，li表示第i个目标打靶落点在直角坐标系x轴方向的坐标，bi表示第i个目标打靶落点在直角坐标系z轴方向的坐标，表示所有目标打靶落点在直角坐标系x轴方向的坐标的平均值，表示所有目标打靶落点在直角坐标系z轴方向的坐标的平均值。
19、本申请的一示例性实施例中，计算所述二维总体的所述协方差矩阵的表达式为：
20、
21、其中，c均表示二维总体的协方差矩阵，var(x)表示计算二维总体的方差，(m-e(m))'表示(m-e(m))的转置。
22、本申请的一示例性实施例中，所述根据所述协方差矩阵推导出所述二维散点数据集的主方向的步骤包括：
23、将所述二维总体中的变量l和变量b分别进行线性变换处理，得到线性方程组；
24、利用协方差矩阵确定所述线性方程组的系数，其中，所述协方差矩阵的第一特征值对应第一正交单位特征向量，所述协方差矩阵的第二特征值对应第二正交单位特征向量；所述第一正交单位特征向量所在方向为方差最大方向，所述第二正交单位特征向量所在方向为方差最小方向；
25、将具有所述方差最大方向的所述第一正交单位特征向量，作为所述二维散点数据集的主成分；将具有所述方差最大方向的所述第一正交单位特征向量所在方向，作为所述二维散点数据集的所述主方向；
26、所述第一特征值用λ1来表示，所述第二特征值用λ2来表示，λ1≥λ2≥0，所述第一正交单位特征向量用α1来表示，所述第二正交单位特征向量用α2来表示；所述第一正交单位向量所在方向与所述第二正交单位特征向量所在方向相互垂直。
27、本申请的一示例性实施例中，所述根据所述主方向确定航天试验危险区的实际范围的步骤包括：
28、将所述二维散点数据集投影到所述主方向上，得到第一投影集合，所述第一投影集合的表达式为：
29、l＝α1'x (5)
30、其中，l表示第一投影集合，α1'表示第一正交单位特征向量的投影；
31、将所述二维散点数据集投影到所述第二正交单位向量所在方向上，得到第二投影集合，所述第二投影集合的表达式为：
32、w＝α2'x (6)
33、其中，w表示第二投影集合，α2'表示第二正交单位特征向量的投影。
34、分别提取所述第一投影集合和所述第二投影集合的极值作为所述航天试验危险区的初始范围；
35、根据实际需要，对所述航天试验危险区的所述初始范围进行放大处理或缩小处理，并根据所述放大处理或所述缩小处理的结果，确定所述航天试验危险区的实际范围。
36、本申请的一示例性实施例中，所述航天试验危险区的所述初始范围的表达式为：
37、
38、其中，y0表示航天试验危险区的初始范围的各顶点坐标，lmax表示第一投影集合的极大值，lmax＝max(l)，lmin表示第一投影集合的极小值，lmin＝min(l本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述将目标打靶落点的散布结果看作一个二维总体，并根据所述二维总体构建二维散点数据集的步骤包括：
3.根据权利要求2所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述二维总体的表达式为：
4.根据权利要求3所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述二维散点数据集的表达式为：
5.根据权利要求4所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，计算所述二维总体的所述期望的表达式为：
6.根据权利要求5所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，计算所述二维总体的所述协方差矩阵的表达式为：
7.根据权利要求6所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述根据所述协方差矩阵推导出所述二维散点数据集的主方向的步骤包括：
8.根据权利要求7所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述根据所述主方向确定航天试验危险区的实际范围的步骤包括：
9.根据权利要求8所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述航天试验危险区的所述初始范围的表达式为：
10.根据权利要求9所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述根据实际需要，对所述航天试验危险区的所述初始范围进行放大处理或缩小处理，并根据所述放大处理或所述缩小处理的结果，确定所述航天试验危险区的实际范围的步骤包括：
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【技术特征摘要】
1.一种基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述将目标打靶落点的散布结果看作一个二维总体，并根据所述二维总体构建二维散点数据集的步骤包括：
3.根据权利要求2所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述二维总体的表达式为：
4.根据权利要求3所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，所述二维散点数据集的表达式为：
5.根据权利要求4所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，计算所述二维总体的所述期望的表达式为：
6.根据权利要求5所述基于主成分分析的航天试验危险区计算方法，其特征在于，计算所述二维总...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐学海，邵圣祥，刘伯阳，肖志明，王松，张帅钦，孟宪成，张显波，万欣，刘向峰，孙莹，郑颖颖，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六一零部队，
类型：发明
国别省市：
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