[发明专利]一种天基空间目标监视的多星定位定轨精度快速分析方法

说明书

本发明公开了一种天基空间目标监视的多星定位定轨精度快速分析方法，涉及空间目标监视技术领域。本发明首先根据单站数据类型和测量误差，以及多星几何构型，快速分析多星定位误差，然后利用轨道沿迹传播特性，给出短弧段定轨的半长轴误差与定位误差的关系，方法简便直观，为天基空间目标监视系统总体设计提供定量支撑。本发明可适应于天基空间目标监视的多星定位定轨系统设计，也可推广应用于天地基多星\多站联合定位定轨系统设计，可快速定量评估不同星座设计下的空间目标定位定轨结果，原理清晰，计算简单，评估准确，可广泛应用于天基空间目标监视系统。

技术领域

本发明涉及空间目标监视技术领域，具体涉及一种天基空间目标监视的多星定位定轨精度快速分析方法。

背景技术

天基空间目标监视是空间目标监视领域的重要发展方向，拥有探测频次高、观测条件好等较多地基探测不具备的优势。天基空间目标监视卫星理论上可搭载雷达、光学和无源侦收等各类型探测载荷，由于远程监视雷达的小型化并不成熟，因此，监视卫星实际上大多是光学监视卫星和无源侦收卫星。与雷达探测不同，光学监视卫星和无源侦收卫星只能获取测角信息，无法得到测距信息，不能通过单次测量获得目标位置，执行实时目标指示和高精度短弧定轨任务的难度较大，且卫星的定位定轨的理论精度需要通过大量数值仿真计算，效率低、通用性不好，不适应于快速的星座设计。

根据实时目标指示和定轨预报的需求，提出一套基于多星、多站的天基实时空间目标监视手段，并能够快速分析评估定位定轨精度，是天基空间目标监视总体设计的必要基础，对天基空间目标监视的多星组网监视技术发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种天基空间目标监视的多星定位定轨精度快速分析方法，能够进行天基空间目标监视的多星定位定轨精度快速分析，可快速定量评估不同星座设计下的空间目标定位定轨结果，原理清晰，计算简单，评估准确，可广泛应用于天基空间目标监视系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

根据卫星几何构型和测量误差，结合卫星视线交叉定位和时差定位类型，分析得到多星定位误差ΔX。

利用观测弧段时长、目标轨道以及多星定位误差ΔX，利用公式计算短弧定轨的半长轴误差Δa，有效评估多星定位定轨效能，其中μ为地球引力常数，a为近似的目标轨道半长轴，ΔT为观测时长。

进一步地，根据卫星几何构型和测量误差，结合卫星视线交叉定位和时差定位类型，分析得到多星定位误差ΔX，具体为：

若卫星视线交叉定位为双星视线交叉定位时，单星的俯仰角和方位角的角度测量误差为Δα，双星的距离间隔为L，目标距离双星连线的垂直距离差为R，则所得双星的定位误差ΔX为：ΔX＝2R²Δα/L。

进一步地，所采用的双星视线交叉定位，采用两颗800公里太阳同步轨道监视卫星，对42165公里处的地球同步轨道顺光观测，观测精度为5角秒。

进一步地，根据卫星几何构型和测量误差，结合卫星视线交叉定位和时差定位类型，分析得到多星定位误差ΔX，具体为：

若卫星视线交叉定位为三星无线电时差定位时，三星中边缘卫星与中间卫星组成两组时差定位系统，单时差定位系统的时差测量误差为Δt，两组定位系统间的距离间隔为L，目标距离两组定位系统连线的垂直距离差为R，则所得多星的定位误差ΔX为ΔX＝2R²CΔt/L²，其中光速C＝3×10⁸m/s。

进一步地，三星无线电时差定位时，采用地球同步带三颗无线电侦测卫星形成两组时差定位系统，时差测量精度Δt为600纳秒，两组系统之间的相位差为15度，等效距离间隔为11039公里，对低轨太阳同步卫星进行时差交叉定位，垂直距离约为42165公里。

有益效果：