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Long-term collision probability computation through high-order Taylor polynomials evaluation

Zollo, Andrea und Parigini, Cristina und Armellin, Roberto und San Juan Díaz, Juan Félix und Aida, Saika und Kahle, Ralph (2024) Long-term collision probability computation through high-order Taylor polynomials evaluation. 29th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD 2024), 2024-04-22 - 2024-04-26, Darmstadt, Germany.

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Kurzfassung

This paper introduces a versatile approach for computing the risk of collision specifically tailored for scenarios featuring low relative encounter velocities, but with potential applicability across a wide range of situations. The technique employs Differential Algebra (DA) to express the non-linear dynamical flow of the initial distribution in the primary-secondary objects relative motion through high-order Taylor polynomials. The entire initial uncertainty set is subdivided into subsets through Automatic Domain Splitting (ADS) techniques to control the accuracy of the Taylor expansions. The methodology samples the initial conditions of the relative state and evaluates the polynomial expansions for each sample while retaining their temporal dependency. The classical numerical integration of the initial statistics over the set of conditions for which a collision occurs is thus reduced to an evaluation of mono-dimensional time polynomials. Specifically, the samples reaching a relative distance below a critical value are identified together with the time at which this occurs. The approach is tested against an in-house Monte Carlo simulation for different literature test cases, showing accurate results and a consistent gain in computational time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204054/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Long-term collision probability computation through high-order Taylor polynomials evaluation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zollo, AndreaAndrea.Zollo (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Parigini, Cristinacristina.parigini (at) auckland.ac.nzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Armellin, Robertoroberto.armellin (at) auckland.ac.nzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
San Juan Díaz, Juan Félixjuanfelix.sanjuan (at) unirioja.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aida, SaikaSaika.Aida (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kahle, Ralphralph.kahle (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 April 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Probability of Collision, Long-term encounters, Differential Algebra, Monte-Carlo
Veranstaltungstitel:29th International Symposium on Space Flight Dynamics (ISSFD 2024)
Veranstaltungsort:Darmstadt, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:22 April 2024
Veranstaltungsende:26 April 2024
Veranstalter :ESA-ESOC
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Infrastruktur, Flugdynamik, GPS
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Raumflugtechnologie
Hinterlegt von: Zollo, Andrea
Hinterlegt am:30 Apr 2024 13:03
Letzte Änderung:30 Apr 2024 13:03

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