[发明专利]一种空间碎片关联方法及介质

说明书

一种空间碎片关联方法，包括如下步骤：步骤一、根据空间碎片的两组轨道参数，选取一个公共时刻；步骤二、将步骤一中所述的两组轨道参数分别传播至所述公共时刻；计算所述两组轨道参数在所述公共时刻的长半径之差和轨道面夹角；步骤三、当步骤二中所述的长半径之差和轨道面夹角均小于相应阈值时，转入步骤四；否则判定所述两组轨道参数为不同空间碎片；步骤四、调整所述两组轨道参数在所述公共时刻的长半径，当所述两组轨道参数在所述公共时刻的径向偏差、沿轨方向偏差、轨道面法向方向偏差均小于相应阈值时，判定所述两组轨道参数为同一空间碎片；否则判定所述两组轨道参数为不同空间碎片。本发明方法的正确率、计算效率均高于CBTA方法。

技术领域

本发明涉及一种空间碎片关联方法及介质，特别是涉及一种无需误差信息的空间碎片甚短弧初轨关联方法，属于空间目标轨道确定技术领域。

背景技术

甚短弧初轨关联是指：给定两组独立的由甚短弧仅角度观测值确定的初轨参数，确定他们是否属于同一目标。所谓甚短弧是指：观测首、末时刻之间的时长为被测天体轨道弧长，若被测轨道弧长不足天体运行周期的1％，称其为甚短弧。自然或人造天体的仅角度观测值初轨确定问题定义为：给定天体在至少三个时刻的角度观测值(赤经/赤纬或方位角/高度角)，解算天体的一组6个独立轨道参数。

据估计近地空间中尺寸1厘米以上的碎片至少在50万以上。现代技术已经可以探测这些碎片；当观测获得某个未编目碎片相对于观测者的一些角度、距离等几何观测值时，可以确定其初始轨道，但轨道参数精度不满足将其编目入库的要求。必须通过数据关联的方法，将属于同一碎片的若干个独立的初轨关联起来，然后利用各弧段的观测值确定其精密轨道，实现编目入库。因此，初轨关联是扩展现有编目库规模必不可少的一个关键技术，它是近十年空间态势感知领域的一个研究热点，目前在理论与方法上仍处于发展期，尚没有成熟、广为接受的初轨关联技术。

国际上比较典型的初轨关联方法为CBTA(Covariance-based TrackAssociation)方法，由Hill等人在2008年8月18日～21日在夏威夷举行的AIAA/AASAstrodynamics Specialist Conference上提出(AIAA paper 2008–7211)；在2012年还发表了与之相关的Comparison of Covariance Based Track Association ApproachesUsing Simulated Radar Data在The Journal of the Astronautical Sciences的第59卷，第281页～300页。其基本思想是：给定两组独立的轨道参数及其协方差，选其中一组轨道参数的参考时刻，将另一组轨道及其协方差传播至该参考时刻，然后计算两组参数在该参考时刻的一个类似于马氏距离的变量，将该变量与预定的阈值比较，确定两组轨道参数是否属于同一个碎片。可以看出，该方法的前提是已知轨道参数的误差协方差信息。Giza等人和Linares等人结合自适应高斯和滤波(adaptive Gaussian sum filter)和信息度量(例如信息离散度和互信息)提出了数据关联的方法，分别发表于2010年8月2日～5日在加拿大多伦多举办的AIAA Guidance,Navigation,and Control Conference(AIAA Paper2010-7526)和2011年Advances in the Astronautical Sciences的第140卷第665页～第680页，即利用信息离散度或互信息作为两组数据是否关联的度量。Hussein等人于2015年9月15日～18在夏威夷举办的AMOS Space Surveillance Technologies Conference上提出了利用Bhattacharyya divergence(BD)处理TTTA(Track-to-Track Association)问题的方法，并指出可以建立该方法与CBTA方法之间的关系，蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)模拟比较了LEO、MEO、GTO和GEO情形下二种方法数据关联的效果，发现利用BD的TTTA方法优于CBTA方法。