[发明专利]一种虚拟共面条件约束下的空间目标初轨确定方法

权利要求书

1.一种虚拟共面条件约束下的空间目标初轨确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用六参数仿射变换模型，建立基于恒星轨迹方程的观测平台运动补偿算法；

(2)构建严密几何成像模型，提取测向信息；构建静态虚拟共面条件观测模型，解算空间目标相对位置坐标，为定轨模型提供初值；

(3)建立几何与动力学理论支撑下的时空域联合定初轨算法，解算空间目标状态矢量；

(4)根据二体运动理论，求解目标轨道根数；

(5)将解算出的目标轨道根数提供给观测平台以便完成后续的侦查、交会对接、捕获、空间遥操作、在轨维修维护；

所述步骤(1)中建立基于恒星轨迹方程的观测平台运动补偿算法的具体步骤如下：

(1.1)利用从第k帧开始的恒星成像轨迹建立观测平台的全局运动估计方程，利用六参数仿射变换模型实现观测平台运动补偿；

其中，是第k帧影像上i号恒星像平面坐标，是第k+1帧影像上同名恒星像平面坐标，a₀-a₅是待解算的运动补偿模型六参数，N是同名恒星点的个数；

(1.2)：将全局运动补偿后的第k帧影像看成是第k+1帧影像的背景估计值，利用解算出的运动补偿六参数，获得运动补偿后的第k+1帧影像上空间目标像平面坐标；

其中，是第k+1帧影像上目标像平面坐标，是运动补偿后的第k+1帧影像上目标像平面坐标，a₀-a₅是解算出的运动补偿模型六参数；

(1.3)：分别获得运动补偿后的第k+i帧(i＝1,2,3…)影像上目标像平面坐标

2.根据权利要求1所述的一种虚拟共面条件约束下的空间目标初轨确定方法，其特征在于，所述步骤(2)中构建静态虚拟共面条件观测模型的具体步骤如下：

(2.1)构建观测卫星的严密几何成像模型；

其中，是观测卫星定轨设备中心在WGS84坐标系下的位置矢量；R_J20002WGS84为J2000坐标系到WGS84坐标系的旋转矩阵，R_body2J2000为观测卫星的本体坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵，R_camera2body为传感器坐标系到本体坐标系的变换矩阵；m、λ均为比例系数，相当于放缩系数；为内方位元素；则是待提取的测向信息；

利用运动补偿后的第k+i帧影像，再由严密几何成像模型解算得到目标的测向信息从而为定轨模型提供输入参数；

(2.2)由运动补偿后的第k+i帧影像与第k帧影像组成立体像对，构建共面条件观测模型；计算两张影像上目标星的像空间辅助坐标(X₁,Y₁,Z₁)、(X₂,Y₂,Z₂)；

其中，R₁、R₂是由第k+i帧影像与第k帧影像的姿态角计算的左、右图像旋转矩阵，f是观测卫星上搭载的传感器的焦距；

(2.3)解算摄影基线B的三个坐标分量以及投影系数N₁、N₂；

其中，是第k帧影像观测卫星的位置坐标，是第k+i帧影像观测卫星的位置坐标；

(2.4)解算目标星的物空间三维坐标(x₀,y₀,z₀)，为定轨模型提供输入初值；