[发明专利]基于expectation maximization估计的轨道参数异常清理方法

说明书

本发明是基于expectation maximization估计的轨道参数异常清理方法，具体步骤如下。首先，修正观测值的清理：通过统计观测值的发布时间间隔确定修正观测值清理的阈值，或者根据已有经验指定先验的清理阈值，以轨道周期为单位；其次，轨道参数的清理：基于滑动窗口内多项式回归与异常探测以及滑动窗口外异常和空间事件的探测，完成观测值轨道根数异常清理；如果目标临近大气再入时刻，含有负的弹道系数的观测值全部剔除。该方法能够统一轨道参数异常清理流程，有效清理空间数据编目库中所有目标的轨道参数异常。

技术领域

本发明涉及天体力学框架下剔除空间目标轨道数据编目库中存在的少量轨道参数异常技术领域，具体的说是基于expectation maximization估计的轨道参数异常清理方法。

背景技术

空间目标轨道数据编目库包含了大量目标的历史轨道参数，是碰撞预警、弹道系数估计、大气再入预报、空间目标关联等应用的基础。然而在实际应用中存在这样的问题：轨道参数发布后如果有问题，随后会改正，而有问题的轨道参数依然存在编目库中；某些目标的轨道参数稀疏，导致数据“孤岛”存在；在定轨过程中某些未知事件引起了最终的轨道参数异常等。在实际应用中，很多学者并未充分考虑数据库中轨道参数的异常，导致后续的研究成果不可靠或者存在很大偏差。

为解决这个问题，Lidtke等(Lidtke,A.A.,Gondelach,D.J.,Armellin,R.Optimising filtering of two-line element sets to increase re-entryprediction accuracy for GTO objects[J]. Advances in Space Research,2018:1289-1317)提出了基于滑动窗口多项式回归-预报技术，对于处于地球同步轨道的火箭体轨道参数异常清理有很好的效果。由于判定异常的先验阈值需要仿真获得，导致该技术存在三个显著问题：①缺少理论支持，导致异常的判定存在不合理现象；②不能适用于空间目标编目库中的所有目标，适用性差；③轨道参数的清理过程繁琐，且不统一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供基于expectation maximization估计的轨道参数异常清理方法，该方法能统一并简化异常清理流程，有效清理空间数据编目库中所有目标的轨道参数异常。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

基于expectation maximization估计的轨道参数异常清理方法，其特征在于：用于清理空间数据编目库中所有目标的轨道参数异常，具体步骤如下：

步骤1，修正观测值的清理；通过统计观测值的发布时间间隔确定修正观测值清理的阈值，或者根据已有经验指定先验的清理阈值，以轨道周期为单位；

步骤2，观测值的清理；基于滑动窗口内多项式回归与异常探测以及滑动窗口外异常和空间事件的探测，完成观测值轨道参数异常清理；

步骤3，如果目标临近大气再入时刻，含有负的弹道系数的观测值全部剔除。

步骤2中观测值的清理具体步骤如下：

步骤2.1，指定观测值轨道参数清理；

步骤2.2，设定异常清理的先验参数；

步骤2.3，迭代清理指定轨道参数，不断重复调整步骤2.2中的先验参数，使得清理效果达到最佳，即数据使用率和异常值探测数量之间保持平稳；

步骤2.4，根据异常存在的复杂情况，可将序列分段，分别进行清理。

步骤2.2和步骤2.3中，基于滑动窗口内多项式回归迭代进行窗口内异常值剔除的过程具体步骤如下：