[发明专利]一种天基短弧光学测轨数据的关联方法

说明书

本发明公开了一种天基短弧光学测轨数据的关联方法，首先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，从而得到方位角、俯仰角随时间的变化率；然后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；对经过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；最后对筛选后剩余的两弧段组合，再次进行关联验证，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。本发明解决了现有技术中关联方法计算量较大，且关联效率和准确率不能兼顾的问题。

技术领域

本发明属于航天导航控制技术领域，具体涉及一种天基短弧光学测轨数据的关联方法。

背景技术

空间目标的观测编目是空间态势监视和碰撞预警的重要基础。与地基光学、雷达探测相比，天基探测可以避免大气等因素的干扰，有效提高探测精度。但由于观测器所在轨道与目标轨道相对速度较大，单一观测弧段时长很短，很难直接确定出目标的轨道，一般需要累积多圈观测数据。此时就存在观测数据的关联和匹配问题，需要将属于同一目标的观测数据识别出来。现有的方法多数集中在观测数据两两之间的关联匹配，且需要较大的计算量，关联效率和准确率不能兼顾。

发明内容

本发明的目的是提供一种天基短弧光学测轨数据的关联方法，解决了现有技术中关联方法计算量较大，且关联效率和准确率不能兼顾的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种天基短弧光学测轨数据的关联方法，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，也称观测弧段。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；

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。

本发明的特点还在于，

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：