[发明专利]针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法

权利要求书

1.一种针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)从初始时刻开始，每隔一个观测周期，追踪器通过测量设备测量并记录含有测量误差的目标器状态值；

2)给定滑动式时间窗口的长度，该时间窗口内含有的目标数据量个数为N，当追踪器记录的目标状态数据量大于等于N时，启动滑窗式目标机动检测算法；

3)在检测时间窗口内，基于该窗口中的稀疏目标数据集，利用加权最小二乘方法对目标器进行轨道确定，并得到一个定轨后的残差值；

4)随着过程的不断推进，检测时间窗口也不断向前滑行，但时间窗口的长度保持不变，在每一个时间窗口内，重复步骤3)的流程，得到一个定轨残差时间序列；

5)基于步骤4)得到的定轨残差时间序列，通过检测残差值偏离参考值的程度，进而判断目标器是否开始或者停止机动；

在步骤3)中，采用加权最小二乘方法对目标进行定轨，其中权值取为各个观测量的测量误差分布标准差，定轨的残差选为加权均方根WRMS，即

其中，△x_i、△y_i和△z_i分别表示第i个数据点处定轨后的位置矢量三个分量的偏差，△v_x,i、△v_y,i和△v_z,i则分别表示第i个数据点处定轨后的速度矢量三个分量的偏差，σ_x、σ_y和σ_z分别表示位置矢量三个分量的测量误差的标准差，和分别表示速度矢量三个分量的测量误差的标准差，这些标准差的值是预先给定的；所有测量到的目标器位置、速度信息均是在J2000地心惯性坐标系下给出的；此外，在最小二乘定轨的迭代过程中，初值选为当前时刻的测量值，迭代终止条件为WRMS的变化率小于给定阈值，即

其中，WRMS_old表示上一步的定轨残差，WRMS_new表示当前步的定轨残差，为预先给定的阈值。

2.如权利要求1所述的针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，其特征在于：步骤1)中所述目标器状态值包括目标器的位置和速度信息。

3.如权利要求1所述的针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，其特征在于：在步骤1)中，追踪器通过测量设备测量得到目标器状态值，该状态值是以J2000地心惯性坐标系下的位置和速度矢量形式给出的，其中含有测量误差。

4.如权利要求1所述的针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，其特征在于：步骤4)中，对于每一个机动检测时间窗口[t_l,t_r]，其右端时刻t_r始终与当前时刻保持一致，左端时刻由给定的时间窗口长度决定。

5.如权利要求1所述的针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，其特征在于：在步骤5)中，根据WRMS的定义可知，当N趋于无穷时，WRMS的值接近1，因此，WRMS的参考值设为1，由于进行最小二乘定轨时，目标是假设为不进行机动的，当定轨所用的数据点数目合适且在该时间段内目标不进行机动时，定轨残差WRMS的值会在1附近波动；当定轨期间目标进行了机动，WRMS的值会偏离参考值1，且随着目标机动程度的增大，WRMS的值偏离参考值1的程度也会随之增大；当WRMS的值偏离参考值1的程度大于给定阈值时，则认为检测到目标进行了机动；类似地，当WRMS的值从偏离参考值1的程度大于给定阈值到逐渐接近参考值，则认为检测到目标停止了机动。