[发明专利]非合作小推力机动目标轨道确定方法、装置、设备和介质

说明书

本申请涉及一种非合作小推力机动目标轨道确定方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：提出了在被跟踪的非合作目标当地轨道坐标系进行推力加速度建模的轨道确定方法，推导了高精度摄动轨道模型下含加速度分量的拓展状态量转移矩阵计算方程，通过雷达观测数据与最小二乘方法对非合作小推力机动目标进行轨道改进，最后通过确定的拓展状态量进行轨道预报，可有效对连续小推力机动的非合作目标进行轨道确定，可用于解决非合作卫星在爬升或降轨段进行持续小推力机动的轨道确定问题。

技术领域

本申请涉及太空态势感知领域，特别是涉及一种当地轨道系下加速度建模的非合作小推力机动目标轨道确定方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

非合作机动目标的精密轨道确定与高精度轨道外推，对目标编目、碰撞预警等太空态势感知任务具有重要意义。

星链卫星实施的是连续小推力机动，但由于目标非合作，其机动策略未知，很难对其推力加速度进行准确建模。太空目标绝对轨道运动的动力学方程一般在J2000地心惯性系描述；然而，实际任务中，为省能量，航天器的轨道机动一般沿轨道迹向或法向；由于航天器绕地球旋转飞行，迹向或法向机动在惯性系的方向矢量也在旋转变化，直接在惯性系下描述推力加速度矢量难以通过状态拓维与最小二乘估计获得收敛的轨道改进解；因此，现有技术难以实现对非合作小推力机动卫星的机动段轨道确定与外推预报。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种当地轨道系下加速度建模的非合作小推力机动目标轨道确定方法、装置、计算机设备和存储介质，提升小推力机动目标轨道改进与外推效果。

一种非合作小推力机动目标轨道确定方法，所述方法包括：

从地基雷达多个弧段的观测数据中提取站址坐标，并根据所述站址坐标确定被跟踪的非合作小推力机动目标的雷达观测向量；所述雷达观测向量包括多个雷达观测数据时刻对所述非合作小推力机动目标的观测值；

根据编目数据库或所述雷达观测向量确定所述非合作小推力机动目标在第一时刻的轨道状态；所述轨道状态包括所述非合作小推力机动目标在第一时刻的位置矢量和速度矢量；

构建描述非合作小推力机动目标运动系统的拓展状态量，并根据所述拓展状态量构建所述非合作小推力机动目标的轨道动力学模型；所述拓展状态量包括地心惯性系下的位置矢量和速度矢量，以及当地轨道坐标系下的加速度矢量；

将所述轨道动力学模型中的右函数对所述拓展状态量进行偏导数求解，得到偏导数矩阵，根据所述偏导数矩阵确定所述拓展状态量的一阶状态转移矩阵公式；

根据所述第一时刻的轨道状态，并设置所述非合作小推力机动目标第一时刻的加速度初值为零，确定所述非合作小推力机动目标第一时刻的拓展状态量初值；

根据所述第一时刻的拓展状态量初值和所述轨道动力学模型，得到所述非合作小推力机动目标在多个雷达观测数据时刻的拓展状态向量预报值，根据所述第一时刻的拓展状态量初值和所述一阶状态转移矩阵公式，得到多个雷达观测数据时刻的一阶状态转移矩阵；

根据所述雷达观测向量和所述拓展状态向量预报值计算观测残差，根据所述一阶状态转移矩阵计算状态偏差到所述观测残差的偏导数矩阵，根据所述观测残差和所述状态偏差到观测残差的偏导数矩阵，对所述第一时刻的拓展状态量初值进行最小二乘迭代改进，直到满足迭代结束条件，输出第一时刻的拓展状态量精密值；

将所述第一时刻的拓展状态量精密值代入所述轨道动力学模型，对所述非合作小推力机动目标在任意时刻的飞行轨迹进行预测。

在其中一个实施例中，还包括：若所述非合作小推力机动目标有编目初值，从编目数据库中获取所述非合作小推力机动目标在时刻的初始轨道状态，通过SGP4方法或其他解析摄动轨道预报模型根据得到所述非合作小推力机动目标在时刻的轨道状态；其中，为第一时刻的位置矢量，为第一时刻的速度矢量；