[发明专利]一种基于先验信息的低轨机动目标初轨确定方法

说明书

本发明涉及一种基于先验信息的低轨机动目标初轨确定方法，包括：S1.获取低轨机动目标的历史TLE轨道根数，并利用所述历史TLE轨道根数获取所述低轨机动目标的轨道机动能力先验信息；S2.利用光学图像对机动后的所述低轨机动目标进行识别匹配，并确定出所述低轨机动目标的目标丢失时间；S3.基于所述目标丢失时间将所述轨道机动能力先验信息转化为惩罚项，并基于所述惩罚项构造出带惩罚项的最小二乘计算模型；S4.确定出机动后的所述低轨机动目标的定轨初值，并基于所述定轨初值和带惩罚项的所述最小二乘计算模型进行初轨确定。

技术领域

本发明涉及短弧初轨确定领域，尤其涉及一种基于先验信息的低轨机动目标初轨确定方法。

背景技术

在执行抵近观测、对接抓捕、碎片清除、在轨加注等任务时，运行在原轨道上的航天器需要先通过轨道发动机机动至目标轨道才能完成既定任务，上述复杂任务的实现无不以强大轨道机动能力为基础。非合作目标大范围、高频率的轨道机动会导致探测设备无法按照预报的轨道对目标进行捕获、跟踪和编目维持，而目标重捕后将再次面临识别匹配、轨道确定、编目入库的问题。

空间态势感知系统在对非合作目标进行跟踪编目的过程中，需要利用轨道根数对空间目标过境时间进行预报并引导传感器捕获跟踪，当目标进行大幅度机动时会导致过境时间和空间位置发生变化进而造成传感器无法捕获跟踪目标。对于因轨道机动导致丢失的空间目标，可采用多传感器、多固定空域的模式进行搜索重捕，固定空域需根据目标运行规律合理设置。固定空域模式下所能采集到的低轨目标弧段较短，通常只有十几秒到三十几秒，而光学资料距离维数据的缺失使得计算过程本身具有病态性，导致轨道半长轴和偏心率定轨偏差较大，而当观测数据较少时使用传统初轨确定方法进行短弧定轨甚至难以得到合理或者符合精度要求的解。重捕目标与新入轨目标区别在于，重捕目标的轨道受原轨道和自身轨道机动能力的限制，其初轨确定问题中并非没有先验信息可用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于先验信息的低轨机动目标初轨确定方法，解决了短弧光学资料初轨确定半长轴、偏心率偏差较大的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于先验信息的低轨机动目标初轨确定方法，包括：

S1.获取低轨机动目标的历史TLE轨道根数，并利用所述历史TLE轨道根数获取所述低轨机动目标的轨道机动能力先验信息；

S2.利用光学图像对机动后的所述低轨机动目标进行识别匹配，并确定出所述低轨机动目标的目标丢失时间；

S3.基于所述目标丢失时间将所述轨道机动能力先验信息转化为惩罚项，并基于所述惩罚项构造出带惩罚项的最小二乘计算模型；

S4.确定出机动后的所述低轨机动目标的定轨初值，并基于所述定轨初值和带惩罚项的所述最小二乘计算模型进行初轨确定。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，利用所述历史TLE轨道根数获取所述低轨机动目标的轨道机动能力先验信息的步骤中，包括：

基于所述历史TLE轨道根数获取包含半长轴和轨道倾角的根数时间序列，并以所述半长轴的半长轴变化率和所述轨道倾角的轨道倾角变化率作为表征所述低轨机动目标的轨道机动能力；其中，所述根数时间序列表示为：

x_k(t_k,a_k,i_k),k＝1,2,3,...,n

其中，t_k表示时间，a_k表示半长轴，i_k表示轨道倾角；

对所述根数时间序列进行优化处理，其中，所述优化处理包括：对所述根数时间序列中的失效点进行检测，并对检测出的失效点置零处理；以及，对所述根数时间序列中的野值进行剔除处理；