基于相对运动的GEO目标精确成像跟踪方法研究

发布时间：2021-12-08 23:37

　　天基空间光学监视系统是天地一体化感知网络的重要组成部分,而基于相对运动轨道动力学的成像跟踪技术是实现天基空间目标定位定轨的基础。文章介绍了高精度天基成像跟踪系统的基本组成,并提出了基于相对运动轨道动力学模型及改进的SR-UKF跟踪算法的地球静止轨道（GEO）空间目标在轨高精度稳定跟踪定位方案。文章对两种相对运动轨道动力学模型在GEO目标跟踪中的效果进行了仿真,并以两种常用的模型作为参照进行了定量对比。仿真结果显示,文章所提出的跟踪算法方案能够实现三轴优于10cm精度的高带宽在轨稳定跟踪,可在天基相对运动跟踪研究及工程实践中用作参考。同时通过4种模型之间的仿真对比,发现在GEO目标相对跟踪中Schweighart模型比C-W模型精度高5%,但是计算量稍高。 

【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(01)CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

空间光学成像跟踪系统结构示意Fig.1Configurationofthespace-basedopticalimagingtrackingsystem

牢?斓栏叨壬缘陀?GEO轨道的圆形“坟墓轨道”[14]。在该轨道可以对相对跟踪星轨道附近目标探测阈内的所有目标实现周期性观测。从目标星和跟踪星之间的相对运动情况出发，最广泛使用的坐标系为目标航天器轨道坐标系（O-XYZ）。该坐标系原点在目标星质心上，X轴为沿地心指向主星质心方向，Y轴在轨道平面上与X轴垂直且指向主星速度方向，Z轴与轨道平面的法线平行且与X轴和X轴构成右手正交坐标系。目标航天器轨道坐标系和地心赤道惯性坐标系（Oe-XeYeZe）之间的坐标关系如图2所示，Ro为主星地心距，Ri为从星地心距。本文中的相对运动描述以采用目标航天器轨道坐标系作为量度。图2目标轨道坐标系和地心赤道惯性坐标系关系图Fig.2Relationmapbetweenthetargetorbitalcoordinatesystemandthegeocentricequatorialcoordinatesystem对在该坐标系下坐标为（x,y,z）的空间目标，若选取状态变量矩阵X为三轴方向上的速度与加速度TXxyzxyz，测变量矩阵为TY，其中为方位角，为相对距离，为俯仰角。则由坐标系转换关系可知coscoscossinsinxyz（1）相应的量测方程为

【参考文献】：
期刊论文
[1]国外空间目标探测与识别系统发展现状研究[J]. 王雪瑶.  航天器工程. 2018(03)
[2]抗差自适应UKF算法在地基光学跟踪空间目标中的应用[J]. 刘光明,徐帆江.  系统工程与电子技术. 2018(03)
[3]中高轨道目标的地基光电监视[J]. 高扬,赵金宇,刘俊池,杨晓霞,王斌,王敏,陈涛.  光学精密工程. 2017(10)
[4]UKF在目标运动速度估计中的应用研究[J]. 朱毕肖,尹志德,张道驰.  战术导弹技术. 2017(05)
[5]GEO卫星寿命末期异常情况下离轨控制策略[J]. 姚凡凡,黄宵腾,刘准.  飞行器测控学报. 2017(01)
[6]2016年美军空间态势感知能力建设及发展动向分析[J]. 刘海印,曹秀云,林飞.  中国航天. 2017(02)
[7]编队卫星自主相对导航简化强跟踪UKF滤波算法[J]. 杨文革,李兆铭,楼鑫.  科学技术与工程. 2016(31)
[8]非线性自适应平方根无迹卡尔曼滤波方法研究[J]. 张玉峰,周奇勋,周勇,张举中.  计算机工程与应用. 2016(16)
[9]高分辨率光学遥感卫星几何链路定位精度分析[J]. 夏中秋,黄巧林,何红艳,伏瑞敏,岳春宇.  航天返回与遥感. 2016(03)
[10]天基空间监视交会计算和可观测时段预报的误差分析[J]. 白显宗,陈磊.  宇航学报. 2015(05)

博士论文
[1]GNSS/INS组合导航滤波算法及可靠性分析[D]. 蒋晨.中国矿业大学 2018



本文编号：3529465