一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法技术

本发明专利技术涉及空间目标轨道确定技术领域，并公开了一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，包括如下步骤，步骤S1，空间目标数据获取，采用多源雷达组网对空间目标进行测量，获取原始数据；步骤S2，原始数据的预处理，对步骤S1获取的多弧段原始数据进行预处理；步骤S3，空间目标的轨道确定，基于步骤S2预处理后的空间目标测量数据确定空间目标的动力学模型，进而确定空间目标的轨道参数，本发明专利技术以卡尔曼滤波解耦序贯定轨算法为基础，提出基于多弧段测量数据的平均根数动弧加权与距离修正方法，可有效提高多源雷达网组测量数据应用稳定性和可靠性，多弧段数据定轨可有效提高空间目标轨道确定的精度。目标轨道确定的精度。目标轨道确定的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法


[0001]本专利技术涉及空间目标轨道确定
，更具体地说，涉及一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法。

技术介绍

[0002]随着全球信息技术的快速发展，信息资源开始在现代战争中发挥极其主导、关键的作用，在这样信息战的大背景下，联合作战对获取和利用保障作战的各种信息资源提出了更高的要求，对信息的快速准确获取、处理、利用成为夺取胜利的关键因素之一，随着航天科技的飞速发展以及人类对太空探索的深入，世界各国纷纷把目光转向了太空，发展太空武器，充分利用太空资源已成为军事战略发展的必然趋势，空间目标精密定轨是开展空间目标编目的关键技术之一，它直接影响国家对太空的掌控能力，是争夺制天权的重要技术支撑。
[0003]空间目标轨道确定方法可分为两大类：一是利用地面雷达、光学等装备完成空间目标跟踪测量，通过测元数据处理，计算出空间目标轨道，地球曲率和装备能力等因素对测量段落有直接的影响，因此该模式下，跟踪弧段相对较短，因此也称为短弧段轨道计算；另一类被称为轨道改进（精密定轨），基本思路是采用地面多个设备接力完成空间目标跟踪，融合形成较长弧段的跟踪数据，随着跟踪数据和时长的积累，轨道处理精度有比较明显的提升，空间目标按照开普勒轨道运行，满足空间轨道动力学的若干特性，在不考虑其他摄动力影响的情况下，即将模型简化为简单的二体问题，可利用较短的跟踪弧段或者较少的跟踪数据（时间相对稀疏的测量数据）完成目标的轨道参数计算，在此种情况下，定轨精度较差，一般只能定性描述目标的运动规律，对于空间目标监视、编目以及外推预测等，较大的误差将导致数据可用性低，为此，本申请提出一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法对现有的空间目标轨道确定方法进行完善和改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，包括如下步骤：步骤S1，空间目标数据获取，采用多源雷达组网对空间目标进行测量，获取原始数据；步骤S2，原始数据的预处理，对步骤S1获取的多弧段原始数据进行预处理；步骤S3，空间目标的轨道确定，基于步骤S2预处理后的空间目标测量数据确定空间目标的动力学模型，进而确定空间目标的轨道参数。
[0006]作为优选的：所述步骤S1多源雷达组网至少包括三组测站雷达。
[0007]作为优选的：步骤S1多源雷达组网测量采用50ms周期进行数据采样。
[0008]作为优选的：所述步骤S2原始数据的预处理包括原始测量数据的检择、误差修正和平滑滤波等。
[0009]作为优选的：所述原始测量数据的检择通过五点外推检择进行预处理，具体过程如下，初值积累，积累五点连续数据，若此五点满足任意相邻两点数据差的绝对值小于原始数据积累的初始门限，则接受，否则重新开始数据积累；数据检择，对于测量数据前五点积累的已知数据，通过最小二乘计算第n点的预报值，若满足任一点预报值与第n点数据差的绝对值小于数据检择的正常门限，则接受第n点的数据，否则认为本次输入信息不可信，用预报值代替，同时计数替代点，如果连续三点为替代的，则重新开始原始数据积累，转入上一步。
[0010]作为优选的：所述原始数据的误差修正为电波折射修正。
[0011]作为优选的：所述原始数据的平滑滤波采用中心平滑滤波算法进行中心平滑，且中心平滑滤波采用二阶N点最小二乘法。
[0012]作为优选的：所述步骤S3的空间目标的动力学模型为非线性模型，即采用广义卡尔曼滤波算法完成基于多弧段测量数据的平均根数加权和距离修正。
[0013]本专利技术所述方案相比于现有技术的有益效果如下：本专利技术以卡尔曼滤波解耦序贯定轨算法为基础，提出基于多弧段测量数据的平均根数动弧加权与距离修正方法，可有效提高多源雷达网组测量数据应用稳定性和可靠性，多弧段数据定轨可有效提高空间目标轨道确定的精度。
[0014]图中所示图1为本专利技术一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法多弧段测量数据处理流程图。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供的一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，包括如下步骤：步骤S1，空间目标数据获取，采用多源雷达组网对空间目标进行测量，获取原始数据；步骤S2，原始数据的预处理，对步骤S1获取的多弧段原始数据进行预处理；步骤S3，空间目标的轨道确定，基于步骤S2预处理后的空间目标测量数据确定空间目标的动力学模型，进而确定空间目标的轨道参数。
[0016]将绕地飞行的空间目标和地球以简单的二体问题处理，可大幅简化空间目标的运动描述，在指定的坐标系下，空间目标状态可以描述为（t，x，y，z，u，v，w），由于空间目标的运动有特有的开普勒轨道特性，对于绕地空间目标，其轨道为椭圆形，且地球在椭圆的一个焦点上，常规的坐标系中的坐标描述缺乏直观性，天文学中，通常采用六个轨道根数描述空间目标的轨道特征，即半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角以及过近地点时刻，此外，空间目标轨道描述中经常用到周期T，即目标按轨道运行一圈的时间，空间目标的轨道周期可由半长轴唯一确定。
[0017]空间目标轨道按分类方式而各不相同，常见的有按偏心率、轨道高度等，本专利技术研究的中低轨空间目标即按轨道高度划分，指轨道高度在20000km以下的绕地空间目标。
[0018]测量设备获取的原始数据存在大量的野值、系统误差、随机误差等，这些误差对目标定位精度有直接影响，在数据处理中，首先完成的就是数据预处理，包括检择、修正、误差配准、平滑滤波等，在单设备数据检择和误差修正的基础上，进一步完成多设备多弧段数据融合等处理，可为精确定轨提供有力支持。
[0019]为确保数据的有效性，同时在实测数据使用和误差剔除间寻求平衡，可选用五点外推检择策略进行预处理，其具体过程如下：初值积累，积累五点连续数据，若此五点满足任意相邻两点数据差的绝对值小于原始数据积累的初始门限，则接受，否则重新开始数据积累；数据检择，对于测量数据前五点积累的已知数据，通过最小二乘计算第n点的预报值，若满足任一点预报值与第n点数据差的绝对值小于数据检择的正常门限，则接受第n点的数据，否则认为本次输入信息不可信，用预报值代替，同时计数替代点，如果连续三点为替代的，则重新开始原始数据积累，转入上一步。
[0020]由于地球引力，从地面到太空，大气密度越来越低，而且随高度不同，大气组成成分各不相同，地基雷达对轨道目标测量时，设备发射的电磁波穿过大气层，到达目标表面，经反射后，再次穿过大气层，最终被接收天线接收，电磁波在空间的传播除衰减外，还存在折射问题，为提高测量数据的精度，本专利技术需要进行电波折射修正。
[0021]测量数据的平滑滤波是定轨的基础。通过对地基雷达获取的测量数据进行有效的平滑和滤波，可抑制随机误差对定轨的影响，提高定轨精度。为获取更佳的平滑效果，需要更多的测量数据，即雷达对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，空间目标数据获取，采用多源雷达组网对空间目标进行测量，获取原始数据；步骤S2，原始数据的预处理，对步骤S1获取的多弧段原始数据进行预处理；步骤S3，空间目标的轨道确定，基于步骤S2预处理后的空间目标测量数据确定空间目标的动力学模型，进而确定空间目标的轨道参数。2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，其特征在于，所述步骤S1多源雷达组网至少包括三组测站雷达。3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，其特征在于，步骤S1多源雷达组网测量采用50ms周期进行数据采样。4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，其特征在于，所述步骤S2原始数据的预处理包括原始测量数据的检择、误差修正和平滑滤波等。5.根据权利要求4所述的一种基于多源数据融合的空间目标轨道确定方法，其特征在于，所述原始测量数据的检择通过五点外推检择进行预处理，具体过程如...

【专利技术属性】
技术研发人员：任立春，路拴涛，赵伟权，王瑞，
申请(专利权)人：北京开运平行空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：