[发明专利]一种中远程空间非合作目标轨道机动检测方法

说明书

本发明公开了一种中远程空间非合作目标轨道机动检测方法，以航天器相对角动量为中心检验参数，以线性化的相对运动方程建立相对动力学模型，以偏离追踪卫星质心安装的光学相机仅测角的方式进行相对测量，通过突变模拟数组与滑动窗口内数据的相关系数设置机动检测阀值，从而实现了对任意在轨目标卫星的轨道机动检测，通过重启滤波器的方式以实现用简单算法对任意可能会发生机动的目标卫星的持测量跟踪。本专利简化了计算步骤、提高了对近程公里级目标卫星机动检测的准确率，并且针对远程百公里级目标卫星进行改进。

技术领域

本发明属于空间自主相对导航领域，涉及一种中远程空间非合作目标轨道机动检测方法。

背景技术

为了保障航天器在轨运行安全，需要提高空间的态势感知能力，以监视可能对在轨运行航天器造成接触式威胁的目标。针对自由飞行目标的运动状态观测是较为简单的，目前已经有许多有效的方法，但是针对会实施轨道机动的目标的观测是比较困难的，其首要需要解决的问题是对机动是否发生的判定，即对轨道机动的检测。

对轨道机动的检测的主要难点是：针对提供比冲较小的轨道机动，其在短时间内造成目标的运动状态变化很小，容易被淹没在定轨导航的测量误差当中。针对这一问题，本文拟探讨针对大小为0.1m/s～1.0m/s的脉冲机动的检测问题。

授权号为CN112414413B的中国发明专利《一种基于相对角动量的仅测角机动检测及跟踪方法》于2021年5月25日公开了构建相对角动量作为检验参数的方法，通过滑动窗口计算实时方差与累计方差平均值的比值来对轨道机动时刻进行确定。由于相对角动量对于轨道机动具有优良观测性，构建相对角动量作为检验参数；基于仅测角的相对导航可以仅根据视线角观测信息对相对状态进行估计，其可以通过在追踪器上安装可见光相机或红外相机对视线角参数进行测量，在降低测量系统复杂性和造价等方面具有明显优势。但是该方法存在几个缺陷：1、该方法中提到阀值的确定方法上存在漏检与误判之间的矛盾，在理论上降低了检测的准确性；2、该专利方法中未讨论针对较远距离目标的检测效果，其针对相距百公里级的目标的机动检测误差较大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种中远程空间非合作目标轨道机动检测方法，设计合理，操作简单，能够对任意轨道类型的卫星进行机动检测，且在不大幅增加滤波算法难度的情况下对目标进行持续的跟踪。

一种中远程空间非合作目标轨道机动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，计算目标卫星各个时刻的相对角动量h_rel（i）：

h_rel（i）=r_rel(i) ×v_rel(i)

其中，r_rel(i)为t_(i)时刻目标卫星质心相对于追踪卫星质心的位置矢量，v_rel(i)为t_(i)时刻目标卫星质心相对于追踪卫星质心的速度矢量，并通过EKF/UKF滤波器进行消除噪声处理。

步骤2，设置滑动窗口，分别计算滑动窗口内X,Y,Z轴的相对角动量与模拟突变数组的相关系数|ρ_i|。

步骤3，将X,Y,Z轴方向上的未机动时刻的相关系数范围的上限作为阀值|ρ|_F；若任意轴方向上的|ρ_i|满足|ρ_i|＞|ρ|_F，则表明发生了机动，否则为未发生机动，继续测量。