一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法技术

本发明专利技术提供一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法。针对利用卫星编队平台的天基测角跟踪对非合作目标观测性较差、难以实时跟踪的问题，提出了一种结合双目视觉测量与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的天基非合作目标位置速度跟踪方法。该方法通过双星串行编队构成的长基线进行双目测量；针对双星编队的几何特点，对目标粗测值加以修正；最后以带J2摄动项的卫星动力学模型作为系统方程，以卫星轨道坐标系到地心惯性坐标系的转移矩阵作为观测方程，对目标的位置与速度更新估计。与现有技术相比，本发明专利技术测距系统功耗较低，计算开销小，且基线长度可调节，适用于对非合作目标的位置速度实时跟踪。

A Non-cooperative Target Position and Velocity Tracking Method Based on Satellite Formation

The invention provides a non-cooperative target position and velocity tracking method based on satellite formation. Aiming at the problem of poor observability and difficulty in real-time tracking of non-cooperative targets using space-based angular tracking based on satellite formation platform, a space-based non-cooperative target position and velocity tracking method combining binocular vision measurement and extended Kalman filter (EKF) algorithm is proposed. In this method, binocular measurements are made by long baselines formed by two-satellite serial formation, rough measurements of targets are corrected according to the geometric characteristics of the formation, and finally the satellite dynamic model with J2 perturbation term is used as the system equation, and the transfer matrix from satellite orbit coordinate system to geocentric inertial coordinate system is used as the observation equation to update the position and velocity of the target. Compared with the prior art, the ranging system of the invention has low power consumption, low calculation cost, adjustable baseline length, and is suitable for real-time tracking of position and velocity of non-cooperative targets.

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法
本专利技术涉及一种非合作空间目标的位置速度跟踪方法，尤其是依靠卫星编队构成双目测量基线的目标跟踪方法。
技术介绍
天基非合作目标跟踪是指基于卫星、航天飞机、空间站等天基平台，利用雷达、可见光、红外等多种探测技术手段对空间非合作目标进行精确探测和跟踪，以确定目标航天器的工作任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性，对目标特性进行归类和分发等，进而确定目标威胁度、警戒空间碰撞、提供安全告警信息。天基非合作目标跟踪系统是空间安全体系的基础，其能力制约着空间攻防对抗作战效能。根据探测方式的不同，可分为天基雷达跟踪与天基光电跟踪两种方式，前者以激光雷达、微波雷达为探测载荷，后者以可见光或红外敏感器作为探测载荷。另外，根据观测资料的不同，还可分为天基测角跟踪与天基测距跟踪两种方式。利用卫星编队及星座作为观测平台是天基非合作目标跟踪的重点发展方向之一。卫星编队及星座具有小型化、成本较低、可靠性高等特点，近年来受到航空机构与企业的青睐。美国国家侦查局(NRO)开展的STARE计划(TheSpace-basedTelescopesforActionable本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法，其特征在于步骤如下：1)以同轨串行卫星编队中的两颗成员星作为测量单元，为这两颗成员星设定目标星状态量初始值{XL0、PL0、QL0、RL0}，与{XR0、PR0、QR0、RR0}；L和R分别代表卫星行进方向上的前后两颗成员星；2)利用两成员星携带的光学相机对目标成像，提取目标质心坐标

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法，其特征在于步骤如下：1)以同轨串行卫星编队中的两颗成员星作为测量单元，为这两颗成员星设定目标星状态量初始值{XL0、PL0、QL0、RL0}，与{XR0、PR0、QR0、RR0}；L和R分别代表卫星行进方向上的前后两颗成员星；2)利用两成员星携带的光学相机对目标成像，提取目标质心坐标3)根据姿态敏感器测得的卫星本体姿态对目标质心坐标进行修正，得到{uL、vL}、{uR、vR}；4)两成员星通过星间测距获得基线长度T,根据双目视觉公式，利用{uL、vL、uR、vR、T}即可解算目标在卫星轨道坐标系下的相对位置{xL’、yL’、zL’}、{xR’、yR’、zR’}；5)根据粗测信息修正公式，解算得到精度较高的目标在卫星轨道坐标系下的相对位置{xL、yL、zL}、{xR、yR...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙涛，杜扬钦，金仲和，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33