[发明专利]一种天基短弧光学测轨数据的关联方法

权利要求书

1.一种天基短弧光学测轨数据的关联方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用低轨卫星对同步轨道带进行长时间光学观测，得到一系列没有目标轨道对应信息的原始测轨弧段即观测弧段，每个观测弧段数据包括若干组目标在低轨观测星视场中的方位角、俯仰角信息以及时刻，采用二次多项式分别拟合每个观测弧段中方位角、俯仰角关于时间的函数式，从而得到方位角、俯仰角随时间的变化率；

所述步骤1具体如下：

步骤1.1、已知通过低轨光学卫星上安装的天基观测设备，对同步轨道带的观测获得了若干不同时刻对不同目标的天基测角数据{M_i},i＝1,2…N，其中，N为观测弧段的个数，n_i为第i个弧段的数据行数，下标k表示弧段中的第k行数据，{t_k}为观测时刻，{α_k}为方位角，{δ_k}为俯仰角，为每行数据时刻对应的天基观测设备位置和速度矢量，N为观测弧段总个数；

步骤1.2、对每个弧段，设方位角α和俯仰角δ对时间的函数分别为

其中a₀,a₁,a₂,d₀,d₁,d₂为待定系数；

系数拟合的初值取为

由于α(t)对a₀,a₁,a₂的偏导数为：

可以使用下式计算最小二乘法对a₀,a₁,a₂初值的改进量△a₀,△a₁,△a₂为：

其中是n_i×3的矩阵，B^T表示B的转置，-1表示矩阵求逆运算，是n_i维的向量，为方位角的多项式预测值；

将a₀,a₁,a₂更新为：

重复式(4)和式(5)的过程直到小于给定的阈值1e-6，即获得了拟合出的a₀,a₁,a₂；对俯仰角δ采用相同的方式拟合计算得到d₀,d₁,d₂；

步骤1.3、定义为中间时刻，(int)((1+n_i)/2)表示某一个观测弧段数据的中间行序号，将由n_i个数据点改写为中间时刻的一个数据点：

其中α为平均方位角，δ为平均俯仰角，为平均方位角变化率，为平均俯仰角变化率，r^s，v^s分别为中间时刻对应的观测设备位置和速度，计算方法如下：

此时即完成了所有观测弧段数据的预处理；

步骤2、利用第一步获得的数据，对任意观测弧段两两之间进行相位差关联验证，判断两个弧段是否对应同一目标轨道，存储所有通过验证的若干组两弧段组合；

步骤3、对经过步骤2筛选后剩余的两弧段组合，进行基于角度变化率的验证，存储所有通过验证的若干组两弧段组合；

步骤4、对经过步骤3筛选后剩余的两弧段组合，找出两两之间存在公共弧段的组合，再次进行关联验证，将通过验证的数据存储为若干组三弧段组合；每组通过验证的三弧段组合就表示这三个观测弧段对应同步轨道上的同一个目标。