[发明专利]基于光学传感器观测的GEO航天器机动检测方法

说明书

本申请涉及一种基于光学传感器观测的GEO航天器机动检测方法。所述方法包括：根据观测新息数据建立时间序列观测新息的结构因果方程，采用滑动窗口方法学习结构因果方程的参数，得到因果残差的时间序列信息；利用因果残差的时间序列信息和无机动情况下的理论残差进行干预计算，将最小干预影响的时间序列信息与预先设置的机动阈值进行比较，若航天器发生机动，根据EKE方法和多个天基光学传感器测量数据对初始轨道参数进行精密确定，利用精密轨道参数和空间目标轨道数据库中的原有轨道参数建立轨道优化模型，根据优化算法对轨道优化模型进行求解，得到机动检测参数。采用本方法能够提高机动检测准确率和时效率。

技术领域

本申请涉及航天器机动检测技术领域，特别是涉及一种基于光学传感器观测的GEO航天器机动检测方法。

背景技术

随着世界各国对太空探索的不断深入，航天任务频繁，空间目标种类和数量不断增加，太空环境日益复杂。地球同步轨道（GEO）因其周期与地球自转周期相同，能够为用户提供通信、导航等各类服务而备受关注。到目前为止，GEO轨道已经超过了500颗卫星，它们中大部分需要每1-2周进行一次机动以维持星下点经度，这给空间目标监视网络（SSN）的正常运行带来了极大的挑战。因此，需要及时、准确地检测空间目标的机动，并将检测结果纳入SSN规划中，提高SSN的灵活性与可操作性。

然而，目前针对空间目标轨道机动检测问题已经有许多研究，主要可以分为两类，一类是基于动力学模型的机动检测，另一类是基于数据的机动检测，现有的方法没有考虑时间序列观测新息前后的因果关系发生的明显变化，存在机动检测准确率和时效率低下等问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高机动检测准确率和时效率的基于光学传感器观测的GEO航天器机动检测方法。

一种基于光学传感器观测的GEO航天器机动检测方法，所述方法包括：

获取光学传感器的观测数据和空间目标轨道数据库；

将观测数据和空间目标轨道数据库中的理论数据进行作差，得到观测新息数据；

根据观测新息数据建立时间序列观测新息的结构因果方程，将观测信息作为结构因果方程的输入，采用滑动窗口方法学习结构因果方程的参数，得到因果残差的时间序列信息；

利用因果残差的时间序列信息和无机动情况下的理论残差进行干预计算，得到最小干预影响的时间序列信息；将最小干预影响的时间序列信息与预先设置的机动阈值进行比较，得到航天器的机动判断结果；

根据机动判断结果，若航天器发生机动，采用Double-r方法和光学传感器的观测数据对机动后的目标进行初始轨道参数确定，根据EKE方法和多个天基光学传感器测量数据对初始轨道参数进行精密确定，得到精密轨道参数；

利用精密轨道参数和空间目标轨道数据库中的原有轨道参数建立轨道优化模型，根据优化算法对轨道优化模型进行求解，得到机动检测参数，并将精密轨道参数更新至空间目标轨道数据库。

在其中一个实施例中，根据观测新息数据建立时间序列观测新息的结构因果方程，包括：

根据观测新息数据建立时间序列观测新息的结构因果方程为

其中，为观测序列的窗口次序，为整个观测区间内滑动窗口的个数，是的直接原因，是第个滑动窗口的原因系数。

在其中一个实施例中，将观测信息作为结构因果方程的输入，采用滑动窗口方法学习结构因果方程的参数，得到因果残差的时间序列信息，包括：

在观测新息中取一个合适的滑动窗口，在滑动窗口内，结合结构因果方程拟合出因果系数与残差，将窗口以此向后滑动，重复前面过程，得到每个窗口内的结果结构方程的残差，直至得到因果残差的时间序列信息；合适的滑动窗口为数值为100的滑动窗口。