Conjunction analysis for uncertain objects in close proximity

Abstract

In an increasingly dense space environment, collision avoidance has become an essential task in satellite operations. In order to avoid these possible collisions, it is needed to determine a possible conjunction and its associated uncertainty. Satellite conjunction analysis is the assessment of collision risk during a close encounter between a satellite and another object in orbit. A counterintuitive phenomenon has emerged in the conjunction analysis literature, namely, probability dilution, in which lower quality data paradoxically appear to reduce the risk of collision. This work presents a review of the current methods used to estimate the probability of collision between two bodies in orbit as well as an exhaustive analysis of the factors to take into account in this process. The concept of uncertainty propagation, probability dilution and the effect of perturbations and noise is developed.

En un entorno espacial cada vez más denso, la prevención de colisiones se ha convertido en una tarea esencial en las operaciones de los satélites. Para evitar estas posibles colisiones, es necesario determinar una posible conjunción y su incertidumbre asociada. El análisis de conjunción de satélites es la evaluación del riesgo de colisión durante un encuentro cercano entre un satélite y otro objeto en órbita. En la literatura sobre análisis de conjunciones ha surgido un fenómeno contrario a la intuición, la dilución de la probabilidad, en el que, paradójicamente, los datos de menor calidad parecen reducir el riesgo de colisión. Este trabajo presenta una revisión de los métodos actuales utilizados para estimar la probabilidad de colisión entre dos cuerpos en órbita así como un análisis exhaustivo de los factores a tener en cuenta en este proceso. Se desarrolla el concepto de propagación de la incertidumbre, dilución de la probabilidad y el efecto de las perturbaciones y el ruido.