[发明专利]针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法

说明书

本发明公开了一种针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法，包括如下步骤：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；给定滑动式时间窗口的长度，当追踪器记录的目标状态数据量大于等于给定阈值N时，启动滑窗式目标机动检测算法；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；随着过程的不断推进，检测时间窗口也不断向前滑行，在每一个时间窗口内，得到一个定轨残差时间序列；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。所述方法能够适用于只能获得稀疏目标信息数据的场景，并为在该场景中成功拦截机动目标提供帮助。

技术领域

本发明涉及航天器技术领域，尤其涉及一种针对稀疏数据的航天器目标机动检测方法。

背景技术

随着航天技术的发展和国际形势的变化，围绕空间资源的争夺、空间目标的打击等空间攻防对抗行为的空间战争，逐步成为了各个航天强国追逐的焦点。卫星作为一种有效的空间探测手段，在现代信息化战争中正发挥着越来越重要的作用，对敌方卫星的有效拦截可以对敌方通讯系统造成严重破坏，从而在信息化战争中占据有利地位。

一般来说，对卫星的拦截过程可分为初制导、中制导和末制导三个环节，中制导的作用在于将拦截器导引到目标卫星附近，使得导引头开机后能够捕获到目标，从而转入末制导过程。在传统的拦截中制导过程中，一般假设目标卫星是不机动的，或者能够通过观测设备实时获得目标数据信息，从而在目标进行机动躲避后，拦截器能够及时检测并相应地调整拦截轨道以击中目标。但在一些特殊场景下(如拦截高轨道目标)，受限于观测能力、数据传输能力等，拦截器在中制导过程中只能获得较为稀疏的目标数据信息，导致传统的方法无法直接应用。此外，在实际应用中，导航误差是必然存在的。综上，为了拦截器能够及时调整拦截轨道以顺利进入末制导，设计考虑导航误差和稀疏数据影响的目标机动检测算法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够适用于只能获得稀疏目标信息数据的场景，并为在该场景中成功拦截机动目标提供帮助的航天器目标机动检测方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：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。

进一步的，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。

进一步的，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