[发明专利]一种用于天基观测的空间目标机动轨道确定方法

说明书

本发明公开的一种用于天基观测的空间目标机动轨道确定方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法为：建立常加速度建立目标星状态模型，将常加速度建立目标星状态模型分为先验模型、未知模型误差两部分从而构建空间目标机动轨道天基确定的系统状态模型；用于相对距离测量建立空间目标机动轨道天基确定的观测模型，结合系统状态模型求出观测传播中的非线性函数；结合空间目标机动轨道天基确定系统状态模型，以及空间目标机动轨道天基确定观测模型，采用结合无迹变换与非线性预测滤波的算法对目标星的位置与速度矢量进行实时估计，实现天基观测的空间目标机动轨道确定。本发明能够提高空间机动目标追踪精度，具有较高的收敛性和灵敏性。

技术领域

本发明涉及一种用于天基观测的空间目标机动轨道确定方法，特别涉及一种考虑未知系统模型误差的空间目标机动轨道确定方法，属于航空航天技术领域。

背景技术

在目标追踪过程中，一般需要给出航天器运动的先验模型，获得观测量后运用滤波算法以实现目标状态的实时估计。目前，非线性卡尔曼滤波是目标追踪问题中应用最广泛的一类滤波算法：通过当前观测量修正状态预测值，以得到状态估计的次优解。卡尔曼滤波框架下，系统模型误差默认为具有先验协方差的高斯白噪声，然而实际航天器系统普遍具有未知或时变的非高斯模型误差。这些模型误差经由非线性动力学传播，将严重地影响目标追踪效果。技术[1](参见 Minimum Model Error Estimation for Poorly ModeledDynamic Systems[J]Journal of Guidance,Control and Dynamics,Mook D J,Junkins JL,1988,11(3):256-261)用于最小模型误差准则，实现了系统模型误差未知情况下的最优估计，但不具备实时性，是一种批处理算法。本专利旨在发明一种考虑位置系统模型误差且具有实时性的空间目标机动轨道确定方法，为未来空间态势感知、空间目标监视提供技术支持。

发明内容

本发明公开的一种用于天基观测的空间目标机动轨道确定方法要解决的技术问题为：在追踪空间目标的过程中，目标星处于近地轨道上并具有一个常加速度，观测星处于近地圆轨道上并对目标星进行测距，通过预测观测量与真实观测量之差确定系统模型误差，对系统模型进行修正，对目标星的位置与速度进行实时估计，即实现确定用于天基观测的空间目标机动轨道，提高空间机动目标追踪精度，具有较高的收敛性和灵敏性。本发明为空间目标监视网络的构建提供技术支持与参考，能够提高我国空间态势感知的能力，并解决相关工程问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的空间目标机动轨道天基确定方法，建立常加速度建立目标星状态模型，将常加速度建立目标星状态模型分为先验模型、未知模型误差两部分从而构建空间目标机动轨道天基确定的系统状态模型；用于相对距离测量建立空间目标机动轨道天基确定的观测模型，结合系统状态模型求出观测传播中的非线性函数；结合空间目标机动轨道天基确定系统状态模型，以及空间目标机动轨道天基确定观测模型，采用结合无迹变换与非线性预测滤波的算法对目标星的位置与速度矢量进行实时估计。

本发明公开的一种用于天基观测的空间目标机动轨道确定方法，包括如下步骤：

步骤1：用于常加速度建立目标星状态模型，所述目标星状态模型分为先验模型、未知模型误差两部分，并将所述常加速度目标星状态模型变换为目标星状态递推模型。

用于常加速度建立目标星状态模型如式(1)所示

其中，为系统状态矢量；μ为中心天体引力常数；d∈R^q为系统模型误差，即常加速度矢量；G∈R^n×q为模型误差分布矩阵。

用于目标星状态模型式(1)给出目标星状态递推模型

其中表示估计值以示与真实值的区别。