【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間態勢感知領域，涉及一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法。
技術介紹
1、日益擁擠的太空環境對在衛星的自我防護能力提出了越來越高的要求。碎片抵近感知是一類判斷碎片是否抵近衛星的方法。
2、目前，基于可見光成像探測評估碎片運動狀態的相關研究包括：碎片異動檢測、碰撞預警以及相對運動狀態估計。以上三類方法對于碎片抵近感知均有良好的借鑒意義但不完全適用。異動檢測適用于碎片軌道編目及編目數據庫維護，對于抵近感知問題不易確定碎片與衛星之間的相對運動狀態；碰撞預警適用于編目信息已知的碎片與衛星之間碰撞風險的評估，不適用于編目信息未知的碎片，且碰撞預警重點關注碰撞時刻的狀態而非靠近的過程；相對運動狀態估計能有效分析碎片與衛星之間的運動狀態，但相對運動狀態評估的準確性取決于初始時刻的狀態估計精度，對于可見光成像探測而言，距離信息的缺失使其無法準確確定碎片的抵近狀態。
技術實現思路
1、本專利技術所解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，僅僅利用天基測角信息感知碎片抵近狀態。
2、本專利技術的技術方案是：一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，該方法包括如下步驟：
3、獲取空間碎片在衛星軌道坐標系下的方位角az；
4、當空間碎片在衛星軌道坐標系下的方位角az的正切值隨時間波動的幅值逐漸增大，判定空間碎片相對衛星抵近；
5、當空間碎片在衛星軌道坐標系下的方位角az的正切值隨
6、本專利技術提供的另一個技術方案是：一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，該方法包括如下步驟：
7、s1、獲取天基探測得到多個觀測周期內空間碎片在像平面上坐標，形成空間碎片的觀測軌跡信息；所述觀測周期等于衛星的軌道周期；
8、s2、將多個觀測周期同一空間碎片的觀測量進行關聯；
9、s3、從多個觀測周期同一空間碎片的觀測軌跡中提取多個觀測量信息；
10、s4、將空間碎片的觀測量信息轉換為方位角信息；
11、s5、將同一空間碎片在多個觀測周期內的方位角序列代入碎片的方位角正切值隨時間變化的函數，進行最小二乘參數擬合，得到碎片的方位角正切值隨時間變化的曲線；
12、s6、根據碎片的方位角正切值隨時間變化的曲線獲得連續三個軌道周期內的極值，判斷空間碎片抵近狀態。
13、優選地，所述碎片的方位角正切值隨時間變化的函數為：
14、
15、其中，n2為衛星的平均角速度，p1～p6為待擬合參數。
16、優選地，若連續三個軌道周期滿足epk-epk-1>δep則判定碎片抵近；若連續三個軌道周期滿足epk-1-epk>δep則判定碎片遠離；其中，epk、epk-1分別為相鄰兩個軌道周期內碎片的方位角正切值隨時間變化的曲線的極值，δep為抵近容差。
17、優選地，所述抵近容差δep的取值范圍[0.5,1.5]。
18、優選地，將多個觀測周期同一空間碎片的觀測量進行關聯的步驟如下：
19、s3.1、以衛星的軌道周期作為同一碎片多周期觀測量關聯的時間差判據，初步判斷相鄰兩個觀測周期內觀測量是否屬于同一碎片，將相鄰兩個觀測周期內的空間碎片初步配對，得到空間碎片對，空間碎片i'的空間碎片對表示為：(空間碎片i'，空間碎片j')，i′∈[1，i]，j′∈[1，j]；
20、s3.2、如果空間碎片i的空間碎片對只有一組，則將該組空間碎片對記為：空間碎片i'的最優空間碎片對，進入步驟s3.3，否則，采用基于軌跡一致性的關聯方法，從與空間碎片i初步配對的多個空間碎片中篩選出最優的空間碎片，與空間碎片i'構成最優空間碎片對；
21、s3.3、根據空間碎片i'的最優碎片對中兩個空間碎片在相鄰測量周期內的觀測軌跡間距離殘差s，確認最優碎片對中兩個空間碎片是否屬于同一個空間碎片。
22、優選地，初步判斷兩個觀測周期內觀測量是否屬于同一碎片的方法為：
23、第一觀測周期內的空間碎片a到達交匯點a的時刻為t1，第二觀測周期內的空間碎片b到達交匯點a的時刻為t2，若滿足：
24、ts-δt<|t1-t2|<ts+δt
25、則初步判斷第一觀測周期內的碎片a與第二觀測周期內的碎片b屬于同一碎片，其中δt為時間容差。
26、優選地，所述時間容差δt的取值范圍是[60,180]，單位：秒。
27、優選地，基于軌跡一致性的關聯方法為：
28、將第k個觀測周期內空間碎片i的觀測軌跡，記為第一觀測軌跡；
29、第k-1個觀測周期內與空間碎片i'初步配對的空間碎片j'的觀測軌跡，記為第二觀測軌跡；
30、求解第一觀測軌跡與所有第二觀測軌跡的軌跡一致性判據；
31、取軌跡一致性判據最小的第二觀測軌跡對應的空間碎片為空間碎片i的最優配對空間碎片。
32、優選地，所述軌跡一致性判據通過如下方法計算：
33、計算第一觀測軌跡與第二觀測軌跡之間各散點之間的歐式距離disi,j,i＝1～m,j＝1～n，各散點之間的歐式距離組成大小為m×n的矩陣；m為真實軌跡的散點數目，n為預報軌跡的散點數目；
34、按照如下公式計算第一軌跡與第二軌跡之間的軌跡一致性判據d(m,n)：
35、d(m,n)＝|dism,n|+min{|dism-1,n|,|dism-1,n-1|,|dism,n-1|}。
36、優選地，第一觀測軌跡中的第i個散點與第二觀測軌跡中的第j個散點之間的歐式距離為：
37、disi,j＝(ui-uj′)+(vi-vj′),0<i≤m,0<j≤n
38、其中，(ui，vi)為真實軌跡中的第i個散點在點像面坐標；
39、(uj′,vj′)為預報軌跡中的第j個散點的像面坐標。
40、本專利技術與現有技術相比的有益成果：
41、(1)、本專利技術提出了基于多周期觀測量關聯與極值點擬合的碎片抵近感知方法。方法適用于高軌衛星對碎片的可見光成像探測，能有效解決可見光成像探測設備相對運動狀態評估精度受限的問題。
42、(1)本專利技術通過方位角隨時間變化趨勢擬合的方法，實現了空間碎片抵近感知，相比現有技術，對于可見光成像探測而言，有效彌補了距離信息的缺失使其無法準確確定碎片的抵近狀態的問題。
43、(2)本專利技術以軌跡一致性為判據，實現了空間碎片天基觀測量與編目信息的關聯，具有不受目標運動特性、觀測環境等因素影響的特點，能有效降低誤關聯的概率。
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1.一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于包括如下步驟：
2.一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，所述碎片的方位角正切值隨時間變化的函數為：
4.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，若連續三個軌道周期滿足EPk-EPk-1>Δep則判定碎片抵近；若連續三個軌道周期滿足EPk-1-EPk>Δep則判定碎片遠離；其中，EPk、EPk-1分別為相鄰兩個軌道周期內碎片的方位角正切值隨時間變化的曲線的極值，Δep為抵近容差。
5.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，將多個觀測周期同一空間碎片的觀測量進行關聯的步驟如下：
6.根據權利要求1所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，初步判斷兩個觀測周期內觀測量是否屬于同一碎片的方法為：
7.根據權利要求6所述的一種基于天基測角信息的
8.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，基于軌跡一致性的關聯方法為：
9.根據權利要求8所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，所述軌跡一致性判據通過如下方法計算：
10.根據權利要9所述的一種天基觀測信息輔助高精度空間碎片碰撞預警方法，其特征在于第一觀測軌跡中的第i個散點與第二觀測軌跡中的第j個散點之間的歐式距離為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于包括如下步驟：
2.一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，所述碎片的方位角正切值隨時間變化的函數為：
4.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，若連續三個軌道周期滿足epk-epk-1>δep則判定碎片抵近；若連續三個軌道周期滿足epk-1-epk>δep則判定碎片遠離；其中，epk、epk-1分別為相鄰兩個軌道周期內碎片的方位角正切值隨時間變化的曲線的極值，δep為抵近容差。
5.根據權利要求2所述的一種基于天基測角信息的空間碎片抵近感知方法，其特征在于，將多個觀測周期同一空...
【專利技術屬性】
技術研發人員：雷韞璠，嚴微，王龍，張新宇，張輝，王碩，吳岸霖，
申請(專利權)人：北京控制工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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