面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统及其方法。本发明专利技术包括捕获模型的建模与动态捕获能力评估方法。以和时间精度高度相关的信噪比、捕获角速度、捕获视场、机动角度作为评价要素结合高度动态的捕获模型分析，将各要素解耦，并通过归一化的打靶评分，来完成对于卫星针对特定目标的捕获能力模型的构建，形成多星任务规划的重要输入。入。入。

【技术实现步骤摘要】
面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统及其方法


[0001]本专利技术涉及航天技术、任务规划技术和运动目标捕获跟踪等领域，主要用于多星系统针对空间碎片、航天器等空间目标任务规划与交接引导等应用。

技术介绍

[0002]在星座多星协同观测调度过程中，对于已经有位置速度初始信息的目标，如何判读分配的卫星在指定的时间点是否有能力完成对于目标的捕获，需要一种根据任务的动态跟踪能力评估方法。多星任务规划主体根据卫星在特定时刻对特定目标动态跟踪能力的评估来完成对于任务观测弧段的分配。
[0003]卫星对于特定目标的捕获能力，由自身能力及外界观测条件共同决定。针对指定时刻开始特定目标的捕获能力分析时对于多星任务规划中，进行目标任务分配的关键因素。由于卫星对于空间目标的捕获是一个高度动态的过程，目标的输入精度和观测条件的动态变化决定了卫星对于目标的动态捕获时一个精度链和时间链耦合的过程。需要构建一种快速，有效的卫星动态捕获能力的评价模型，来支撑多星协同规划过程中对于任务的分配。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术缺陷，本专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统，其特征在于，包括如下模块：问题建模模块和能力评估模块，所述问题建模模块用于从时间和精度的层面出发对卫星动态捕获进行建模，所述问题建模模块输出的数据作为所述能力评估模块的输入，所述能力评估模块用于进行能力评估。2.根据权利要求1所述的面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统，其特征在于，所述问题建模模块计算目标在被捕获时刻的观测信噪比SNR，在被捕获时的前提是满足最低的捕获门限要求即在捕获时刻为t
cap
，目标捕获时刻的信噪比：其中I
t
为目标的辐射强度；NEFD为探测系统的能力常数；在t
i
时刻，在地球惯性系统内卫星的坐标为目标的坐标为则此时，卫星与目标的距离为：L
obs
(t
cap
)为捕获时刻的目标与卫星之间的距离；捕获时刻t
cap
，为当期规划时刻t
ini
加上准备时间t，t
cap
＝t
ini
+t，从起始点到捕获点所花费的时间t，表示如果卫星进行姿态机动及捕获的时间超过了目标的可见时刻到与规划时刻的差值，则准备时间为姿态机动时间，如果可见时刻到规划时刻的差值大于机动及捕获的时间，则机动到位后需要等待则准备时间为可见时刻与当前规划时刻之差；所述问题建模模块计算目标预报到捕获时刻的位置误差ΔE
cap
(t)，其中ΔP为目标的初始位置误差，ΔV为速度误差，ΔE
cap
(t)＝ΔP+t
·
ΔV，为了保证对于目标的捕获，存在目标预报到捕获时刻的误差约束，表示捕获是目标的位置误差应该小于视场中横向与纵向投影大小的小值，其中在捕获点的捕获视场的投影大小为在捕获点横向与纵向投影大小由横向H
AN
与纵向V
AN
像元数量，捕获点探测距离L
obs
(t
cap
)及瞬时视场大小IFOV决定；问题建模模块还计算捕获时刻卫星与目标的交会角速度ω
cap
(L
obs
)应该小于最大交会角速度约束即3.根据权利要求1所述的面向精度链和时间链的卫星动态捕获能力评估系统，其特征在于，所述能力评估模块计算作为卫星对于目标在捕获时刻的能力评价值，其中w1为信噪比权重，
Q
SNR
信噪比评价因子；w2为捕获角速度权重，Q
ω
为捕获角速度评价因子；w3为捕获视场权重，Q
FOV
为捕获视场评价因子；w4为机动角度权重，Q
mav
为机动角度评价因子；所述信噪比评价因子Q
SNR
的计算：其中在信噪比低于门限时，无法捕获评价因子为0，在到达门限到目标饱和之间，评价因子为信噪比与门限的比值，大于饱和值后，评价因子为初步饱和值与门限的比值x；所述捕获角速度评价因子Q
ω
的计算：获角速度大于最大角速度时，无法捕获，评价因子为0，捕获角速度低于最大加速度而大于1/2最大角速度时，捕获不稳，则评价因子为最大捕获速度与2倍捕获速度的比值，低于1/2最大角速度时，捕获平稳，评价因子为1；所述捕获视场评价因子Q
FOV
的计算：其中1/2视场投影大小小于目标预测误差时，无法捕获，评价因子为0，1/2视场投影大小介于误差与两倍误差之间时，捕获概率较高，评价因子为0.8，1/2视场投影大小大于两倍误差时，可以确定捕获，则评价因子为1；所述角度评价因子Q
mav
的计算：其中机动角度针对角度机动速度所需的角度机动时间小于5秒，则机动不影响捕获，评价因子为0，机动时间为5s
‑
15s时会降低规划的灵活性，评价因子为
‑
0.5，机动时间为15s
‑
30时，机动的影响会比较大，评价因子为
‑
1；确定所述权重w1、w2、w3、w4，通过配置不同的交接条件组合，开展蒙特卡洛打靶，以t时间进行1s
‑
30s遍历进一步优化确定各个评价因子的权重。4.一种面向精度链和时间链的卫星动态捕获能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晟宇，胡海鹰，李宇晴，封家鹏，裴文良，田龙飞，董士涵，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：