【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达，尤其是指一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法及系统。
技术介绍
1、近年来，轨道上空间碎片物体的数量呈指数级增长，这威胁到正在运行的航天器的安全，并对未来的航天器发射、航天器测试和其他空间活动构成潜在的碰撞风险。卫星激光测距(slr)是新世纪初以来最有效的空间碎片测量技术之一。slr配备了更高的脉冲能量和纳秒脉冲激光器，可以探测数千公里外失效卫星或火箭体的漫反射光子，单次发射精度约为1米。现有的千公里级单反系统大多是基于地面的，受到地理位置限制、大气干扰和有限的操作时间(在曙暮光前后的几个小时内)。
2、天基单反系统可以克服上述限制，每天24小时在全天候条件下运行，并为非合作物体提供更大的灵活性。然而，这些系统受到有限的激光能量和重量的限制。单光子雪崩光电二极管(spad)具有快速上升时间和高单光子灵敏度，可以大大提高单光子激光雷达系统的探测效率，降低对激光脉冲能量的要求。然而，对弱光子信号的灵敏度增加是以诱导大量背景噪声为代价的。高精度的捕获、跟踪和指向(atp)设备，加上准确的轨道预测信息，可以在一定程度上减轻背景噪声的影响，减少数据量。然而，对于淹没在广泛且难以区分的噪声中的稀疏光子信号，迫切需要快速而精确的数据处理方法。
3、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技
2、为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，所述方法包括：
3、获取第一光子的第一速度和第一加速度；
4、获取第二光子的第二速度和第二加速度；
5、根据所述第一速度和所述第二速度计算速度差；
6、根据所述第一加速度和所述第二加速度计算加速度差；
7、根据稀疏光子聚类算法、所述速度差和所述加速度差对全域光子聚类，生成目标轨迹。
8、在本专利技术的一个实施例中，根据稀疏光子聚类算法、所述速度差和所述加速度差对全域光子聚类，生成目标轨迹的步骤还包括：
9、若所述速度差小于第一预设阈值或加速度差小于第二预设阈值，则将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合；
10、对所述集合中大于噪声阈值且速度与加速度相同的光子进行聚类，生成目标轨迹。
11、在本专利技术的一个实施例中，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
12、若所述集合为空集，则增加一倍搜索深度。
13、在本专利技术的一个实施例中，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
14、若所述集合为空集且时间邻域宽度等于脉冲周期，则终止搜索光子。
15、在本专利技术的一个实施例中，获取第一光子的第一速度和第一加速度的步骤包括：
16、获取所述第一光子的第一数据；所述第一光子数据包括第一时间和第一距离；
17、根据所述第一时间和所述第一距离计算时间邻域内第一光子的第一速度和第一加速度。
18、在本专利技术的一个实施例中，获取第二光子的第二速度和第二加速度的步骤还包括：
19、获取所述第二光子的第二光子数据；所述第二光子数据包括第二时间和第二距离；
20、根据所述第二时间和所述第二距离计算时间邻域内第二光子的第二速度和第二加速度。
21、本专利技术的第二方面提供了一种天基单光子激光雷达空间碎片测距系统，所述系统包括：获取模块、计算模块和聚类模块；
22、所述获取模块被配置为：获取第一光子的第一速度和第一加速度；获取第二光子的第二速度和第二加速度；
23、所述计算模块被配置为：根据所述第一速度和所述第二速度计算速度差；根据所述第一加速度和所述第二加速度计算加速度差；
24、所述聚类模块被配置为：根据稀疏光子聚类算法、所述速度差和所述加速度差对全域光子聚类，生成目标轨迹。
25、在本专利技术的一个实施例中，所述聚类模块还被配置为：
26、若所述速度差小于第一预设阈值或加速度差小于第二预设阈值，则将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合；
27、对所述集合中大于噪声阈值且速度与加速度相同的光子进行聚类，生成目标轨迹。
28、本专利技术的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。
29、本专利技术的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的方法。
30、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
31、本专利技术所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法及系统，通过稀疏光子聚类算法，利用空间碎片目标运动时间-距离的关联性，计算时间邻域内光子的速度差和加速度差，然后通过速度差和加速度差对全域的光子聚类，最终得到准确的目标轨迹。本申请一方面通过速度搜索信号光子的原始飞行时间，避免了统计方法带来的误差，另一方面也避免了因为图像栅格化带来的精度损失和超大计算量。
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1.一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，根据稀疏光子聚类算法、所述速度差和所述加速度差对全域光子聚类，生成目标轨迹的步骤还包括：
3.根据权利要求2所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
4.根据权利要求2所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
5.根据权利要求1所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，获取第一光子的第一速度和第一加速度的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，获取第二光子的第二速度和第二加速度的步骤还包括：
7.一种天基单光子激光雷达空间碎片测距系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块、计算模块和聚类模块；
8.根据权利要求7所述的一种天基单光
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，根据稀疏光子聚类算法、所述速度差和所述加速度差对全域光子聚类，生成目标轨迹的步骤还包括：
3.根据权利要求2所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
4.根据权利要求2所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，将所述加速度差或所述速度差对应的光子添加至集合的步骤之后还包括：
5.根据权利要求1所述的一种天基单光子激光雷达空间碎片测距方法，其特征在于，获取第一光子的第一速度和第一加速度的步骤包括：
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒嵘，刘夏林，强佳，黄庚华，张亮，赵铮，江斌，胡轶男，刘洪岚，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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