非合作目标激光测距预报的实时修正方法研究

发布时间：2020-06-26 11:22

【摘要】：非合作目标的激光测距预报一般是基于双行根数(TLE)外推出来的,往往有较大偏差,对激光测距的成功率有较大影响。结合空间目标的轨道理论和实测的数据分析,预报的偏差主要是预测模型外推的空间目标在运行轨道上的平近点角与实际平近点角存在偏差。根据非合作目标在望远镜跟踪视场中的脱靶量,利用相关算法可以找到一个最佳的时间根数偏差量修正空间目标的平近点角。经过修正,空间目标的视位置偏差得到改善,距离偏差能够从几百米减小到几十米,提升了预期回波到达时刻的准确度,可以给单光子探测器提供更高精度的距离门控,提高测距成功率。
【图文】：

示意图,坐标系转换,坐标系,示意图

θG是坐标系转换的一个关键参数，要由协调世界时计算出θG，详见文［7］。1.2TEME坐标系与站心地平坐标系之间的转换利用预测模型外推出来的空间目标位置信息是在真赤道平春分点坐标系(TrueEquatorMeanEquinoxFrame，TEME)中表达的，而激光测距望远镜使用的轨道预报是在站心地平坐标系中表达的，所以要实现由真赤道平春分点坐标系向站心地平坐标系的转换，如图1:图1中，RzθG()=cosθGsinθG0－sinθGcosθG0001;(1)图1TEME坐标系向站心地平坐标系转换示意图Fig.1SchematicdiagramoftheconversionfromtheTEMEsystemtothestationlocalsystemR迤→为空间目标在真赤道平春分点坐标系中的位置矢量;Rz(θG)为转换矩阵;θG为格林尼治平恒星时;r迤→为空间目标在地固坐标系中的位置矢量;ρ迤→为空间目标在站心地平坐标系中的位置矢量;r迤→sta为激光测距望远镜在地固坐标系中的位置矢量;(MLT)为转换矩阵:(MLT)=Rxπ2－鐖()Rzπ2+λ()，(2)其中，Rxπ2－鐖()=1000sin鐖cos鐖0－cos鐖sin鐖，(3)Rzπ2+λ()=－sinλcosλ0－cosλ－sinλ0001，(4)鐖和λ分别为激光测距望远镜所在位置的纬度和经度;Rxπ2－鐖()和Rzπ2+λ()均为转换矩阵。1.3光行差改正当对中低轨空间目标进行激光测距时，测站和目标之间往往具有几千千米的距离，在激光脉冲的上行和下行期间，空间目标相对测站发生了较大变化，因此对于激光测距一般用发射时刻?

示意图,空间目标,坐标方程,轨道面

量为dA，dE。2时间根数偏差的解算以及预报的修正2.1理论表述图2中，阴影部分为地心天球坐标系O-XYZ的基本平面(XY平面)，接近J2000.0平赤道面，X轴指向接近J2000.0平春分点，Z轴指向地球的北极。r为空间目标的轨道半径，h迤→为空间目标轨道平面的法向量，N迤→为通过轨道升交点的矢量，e迤→为通过轨道近地点的矢量。Ω为从X轴方向起量的轨道升交点方向N迤→的经度;i为轨道面与基本平面的夹角;ω为近地点幅角;θ为极坐标变量。空间目标的轨道极坐标方程［8］为r=a1－e2()1+ecos(θ－ω)，(7)图2环绕地球运行的空间目标的轨道示意图Fig.2Schematicdiagramrepresentingtheorbitofearth-circlingspatialtarget其中，a为半长径;e为偏心率;近地点幅角ω和极坐标变量θ都是从升交点方向起量的。当有摄动时，椭圆轨道随时间变化，升交点方向也在变化，ω从变化的升交点方向起量，而极坐标变量θ仍从一个定义的不变方向起量。平近点角M定义为M=n(t－τ)，(8)从近地点开始起量，其中，n为平运动角速度。空间目标的平近点角是一个与时间相关的参数，能够确定对应时刻目标在椭圆轨道上的位置。当t=τ时，M=0，相应地，空间目标在近地点处，r达到极小值，τ是空间目标过近地点的时刻。空间目标在轨运行时会受到多种摄动力的影响，包括地球的非球形引力、日月引力、大气阻力、太阳辐射压力等，对处于中低轨道的空间目标，受到大气阻力的影响比较大。双行根数考虑了地球非球形引力、日月引力的长期和周期摄动影响，以及大

【参考文献】