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基于地基光电望远镜的地球同步轨道卫星空间目标初轨确定研究

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天文学进展 2024年第03期 506-518页

作者：尹业文李振伟刘承志康喆孙建南中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站中国科学院大学中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室

在地球同步轨道卫星(geosynchronous Earth orbit, GEO)空间目标的监测过程中，为了解决观测数据弧长过短而导致的初始轨道参数求解失败问题，提出了一种多约束初轨确定算法。首先，从GEO目标轨道的小偏心率出发，建立单参数轨道确定方... 详细信息

在地球同步轨道卫星(geosynchronous Earth orbit, GEO)空间目标的监测过程中，为了解决观测数据弧长过短而导致的初始轨道参数求解失败问题，提出了一种多约束初轨确定算法。首先，从GEO目标轨道的小偏心率出发，建立单参数轨道确定方法，以提高求解成功率及精度；其次，基于开普勒定律和短弧的共面假设，对观测弧段进行关联，以增加观测数据信息和几何约束性；最后，利用关联弧段进一步提高求解精度，使得算法对轨道类型的适应性更广泛。利用长春人造卫星观测站的大视场望远镜实测数据进行了验证，结果表明，利用该算法能快速有效地求解出轨道参数，GEO空间目标半长轴误差小于200 km的占比可达93.6%(平均弧长约70 s)。基于该计算结果和所提关联方法来降低偏心率约束导致的误差，部分目标的半长轴误差可达30 km。该方法将为中国空间态势感知领域提供技术支撑。

关键词：初轨确定空间碎片甚短弧 GEO

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相机阵列在空间目标初轨确定中的应用

光学学报 2019年第2期39卷 23-30页

作者：杨彪李迎春张廷华航天工程大学电子与光学工程系北京100000

将由商业相机组成的相机阵列应用于空间目标的初轨确定。介绍了相机阵列的系统概况,结合相机阵列的技术特点,从空间目标探测能力、定位精度、初轨确定算法改进三方面分析了将相机阵列应用于空间目标初轨确定的可行性,提供了主要流程,进... 详细信息

将由商业相机组成的相机阵列应用于空间目标的初轨确定。介绍了相机阵列的系统概况,结合相机阵列的技术特点,从空间目标探测能力、定位精度、初轨确定算法改进三方面分析了将相机阵列应用于空间目标初轨确定的可行性,提供了主要流程,进行了实验验证。实验结果初步展示了相机阵列系统在提高极限探测星等和初轨确定精度方面的能力。

关键词：探测器相机阵列初轨确定天文定位

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基于单星光学测角的初轨确定可观测性分析

航空学报 2023年第15期44卷 359-370页

作者：汪璞安玮盛卫东闫天羽国防科技大学电子科学学院长沙410073

基于单星光学探测数据进行初轨确定是空间态势感知的重要研究方向。该领域的研究主要集中在如何仅用测角信息进行初轨确定,部分论文探讨了在特定条件下初轨确定问题的可观测性,但还缺乏对可观测性的一般性理论证明。在理想二体运动模型... 详细信息

基于单星光学探测数据进行初轨确定是空间态势感知的重要研究方向。该领域的研究主要集中在如何仅用测角信息进行初轨确定,部分论文探讨了在特定条件下初轨确定问题的可观测性,但还缺乏对可观测性的一般性理论证明。在理想二体运动模型假设下,文章从理论上证明了除共面轨道和双子轨道这2种场景外,基于单星测角数据可以唯一确定目标轨道,即一般情况下初轨确定是可观测的。此外,还通过数值仿真对结论进行了验证。该结论揭示了天基光学观测初轨确定问题的部分基础特性,有助于进一步优化相关初轨确定算法。

关键词：单星初轨确定测角信息二体运动模型可观测性

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LEO空间目标的非协同共视观测及初轨确定

光学学报 2021年第19期41卷 154-159页

作者：陈龙刘承志李振伟孙建南康喆邓诗宇中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站吉林长春130117 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室江苏南京210008

测角数据的初轨确定(IOD)是通过光学观测技术进行空间目标编目的关键,然而对于低地球轨道(LEO)空间目标,地基光学观测所获得的数据弧长较短且不包含距离信息。因此,在进行IOD时,所得轨道的误差往往较大,难以应用于进一步的工作中。针对... 详细信息

测角数据的初轨确定(IOD)是通过光学观测技术进行空间目标编目的关键,然而对于低地球轨道(LEO)空间目标,地基光学观测所获得的数据弧长较短且不包含距离信息。因此,在进行IOD时,所得轨道的误差往往较大,难以应用于进一步的工作中。针对上述问题,研究了LEO空间目标的非协同共视观测技术及其初轨确定,并基于统计学提出了一种利用非协同共视观测技术定位空间目标的新方法。结合中国科学院空间目标与碎片观测网的光学测角数据进行了实验验证,结果表明,所提方法对Ajisai卫星定位的均方根(RMS)误差小于100 m,对空间碎片CZ-2C R/B定位的RMS误差小于200 m,优于传统的三角视差法。随后,将上述定位结果用于IOD,所得轨道半长轴的误差在1 km左右。

关键词：测量光学观测空间目标共视观测初轨确定

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一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定方法

光学学报 2019年第5期39卷 49-56页

作者：杨彪李迎春张廷华航天工程大学电子与光学工程系

结合单位矢量法的优点,提出一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定(IOD)方法,并给出新的条件方程和具体流程。使用实验室搭建的相机阵列系统对某空间目标进行跟踪,并对帧频为25Hz、时长为5min的实测数据进行处理和分析,得到该空间目标... 详细信息

结合单位矢量法的优点,提出一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定(IOD)方法,并给出新的条件方程和具体流程。使用实验室搭建的相机阵列系统对某空间目标进行跟踪,并对帧频为25Hz、时长为5min的实测数据进行处理和分析,得到该空间目标在不同观测时长下的IOD结果,并以轨道半长轴的测定精度为主要指标进行精度分析。实验结果表明,在同一观测时长下,所提方法能有效减小IOD误差,提高IOD的可靠性。

关键词：散射相机阵列空间目标初轨确定天文定位

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一种天基测向初轨确定方法

国防科技大学学报 2009年第1期31卷 11-15页

作者：刘磊郗晓宁陈海萍国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

研究了测向数据下的天基初步轨道确定,提出了一种矢量投影法,利用矢量投影建立了基本条件方程组,把现有方法统一起来,并易于扩展为其他类型观测数据下的初定轨。同时研究了迭代初值求解、平凡解初值消除与迭代加速方法等相关问题。采用... 详细信息

研究了测向数据下的天基初步轨道确定,提出了一种矢量投影法,利用矢量投影建立了基本条件方程组,把现有方法统一起来,并易于扩展为其他类型观测数据下的初定轨。同时研究了迭代初值求解、平凡解初值消除与迭代加速方法等相关问题。采用仿真算例检验本文提出的方法,仿真结果证明了本文方法的有效性。

关键词：天基初轨确定测向矢量投影

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单星导航HEO卫星初轨确定算法

北京航空航天大学学报 2012年第6期38卷 755-759,765页

作者：李涛护刘建胜秦红磊李锐北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

HEO(Highly Elliptical Orbit)轨道卫星利用星载GPS(Global Positioning Sys-tem)进行自主定轨面临的主要难题之一就是解决在单颗导航卫星条件下的初轨确定问题.从理论上分析了利用单颗导航卫星的观测量确定HEO卫星轨道初值的所需满足... 详细信息

HEO(Highly Elliptical Orbit)轨道卫星利用星载GPS(Global Positioning Sys-tem)进行自主定轨面临的主要难题之一就是解决在单颗导航卫星条件下的初轨确定问题.从理论上分析了利用单颗导航卫星的观测量确定HEO卫星轨道初值的所需满足的条件,指出了利用F.G级数法求解初值存在的问题,提出了一种基于轨道根数约束的迭代批处理算法,该算法无需复杂的数学运算,避免了F.G级数法用短弧资料定初轨时系数矩阵秩亏的影响.仿真结果表明,当先验轨道根数误差在允许范围内取值时,在考虑轨道射入误差的情况下,初值的位置偏差在104m量级,速度偏差在100m/s量级,能够根据单颗导航卫星的短弧观测值可靠地完成轨道初值的确定.

关键词： HEO 初轨确定自主定轨 GPS

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地月转移轨道的天基测向初轨确定研究

国防科技大学学报 2010年第1期32卷 22-27页

作者：刘磊项军华国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

研究了利用天基测向数据对地月转移轨道的初轨确定。天基平台分别考虑采用单颗卫星和星座卫星,研究了观测数据的噪声平滑,分析了观测弧段长度和观测几何对两种平台的定轨精度的影响,基于数值分析结果,研究了初定轨中系统差的消除。研究... 详细信息

研究了利用天基测向数据对地月转移轨道的初轨确定。天基平台分别考虑采用单颗卫星和星座卫星,研究了观测数据的噪声平滑,分析了观测弧段长度和观测几何对两种平台的定轨精度的影响,基于数值分析结果,研究了初定轨中系统差的消除。研究结果表明,星座双星同步定轨比较适用于地月转移轨道的天基测向初定轨。

关键词：地月转移轨道天基初轨确定测向

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天基光学空间目标监测的初轨确定

航空学报 2023年第1期44卷 262-272页

作者：赵柯昕甘庆波刘静中国科学院国家天文台北京100101 国家航天局空间碎片监测与应用中心北京100101 中国科学院大学北京100049

针对天基空间目标光学监测时初轨确定(IOD)困难的问题,讨论了计算结果收敛到平凡解的本因,提出了消去平凡解的改进定轨流程。通过构建Laplace初轨确定方法的八次方程,分析了空间目标处于不同相对位置时方程系数和根的性质之间的关系。... 详细信息

针对天基空间目标光学监测时初轨确定(IOD)困难的问题,讨论了计算结果收敛到平凡解的本因,提出了消去平凡解的改进定轨流程。通过构建Laplace初轨确定方法的八次方程,分析了空间目标处于不同相对位置时方程系数和根的性质之间的关系。针对传统Laplace型初轨确定方法收敛到观测平台轨道的现象,给出了平凡解的数学表征和数值验证并提出了消除方法。由于基于Lambert问题利用距离搜索的初轨确定方法进行天基目标监测时对初值相对敏感,利用平凡解消除方法对Gooding法进行了改造,提出了一种适用于天基空间目标初轨确定的方法与流程。最后利用低轨目标监测的实测数据和高轨目标监测的仿真数据对方法进行了验证。结果表明本方法可有效解决平凡解和初值敏感问题,方法具有收敛速度快、精度可靠的特点,且具有普适性,易于理解,便于推广。

关键词：天基空间目标监测初轨确定平凡解 Lambert问题