[發(fā)明專利]一種基于相對角動量的僅測角機動檢測及跟蹤方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110095107.9 | 申請日： | 2021-01-25 |
| 公開（公告）號： | CN112414413B | 公開（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 龔柏春;金鑫;李爽;趙吉松;張德港 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | G01C21/24 | 分類號： | G01C21/24;G01C1/00;G06F30/20;G06F17/11 |
| 代理公司： | 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237 | 代理人： | 徐曉鷺 |
| 地址： | 210016 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 相對 角動量 僅測角 機動 檢測 跟蹤 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于相對角動量的僅測角機動檢測及跟蹤方法，以航天器相對角動量為中心檢驗參數(shù)，以線性化的相對運動方程建立相對動力學(xué)模型，以偏離衛(wèi)星質(zhì)心安裝的光學(xué)相機僅測角的方式進行相對測量，通過兩次對相對角動量進行方差處理的方式設(shè)置固定的、但適用于任意情況下的機動檢測閥值，從而實現(xiàn)對任意目標的機動檢測，通過重啟濾波器的方式以實現(xiàn)用簡單算法對任意可能會發(fā)生機動的目標的持測量跟蹤。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于空間自主相對導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及一種基于相對角動量的僅測角機動檢測及跟蹤方法。
背景技術(shù)
隨著衛(wèi)星技術(shù)的急速發(fā)展，太空上的衛(wèi)星數(shù)量急劇增長，未來對太空資源的爭奪日益激烈，對自身衛(wèi)星的安全保護需求日益提升。為保證自身衛(wèi)星的安全，要解決的首要問題就是對存在威脅的目標進行較為準確的機動檢測和跟蹤。
衛(wèi)星由于成本及技術(shù)原因，一般都不會攜帶大功率的推進器，其通常攜帶的推進器只能提供較小的比沖。以衛(wèi)星的脈沖機動為例，一次脈沖機動大約給衛(wèi)星可以提供0.1m/s2～1m/s2的加速度，也就是說衛(wèi)星在1秒內(nèi)速度的變化量在1m/s以內(nèi)。而在以地心為原點的參考系中，衛(wèi)星在天上運行至少要達到7.9km/s的第一宇宙速度。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星在經(jīng)過一段較短時間的機動后，速度變化量相對于其原先的速度來說十分微小。而在對目標衛(wèi)星進行測量時會產(chǎn)生一定的誤差，因此，目標衛(wèi)星的機動極易被淹沒在測量誤差當中而不被發(fā)現(xiàn)。
基于僅測角的相對導(dǎo)航，即只根據(jù)視線角觀測信息對相對狀態(tài)進行估計。對于航天器之間采用僅測角進行相對導(dǎo)航，可以通過在追蹤器上安裝可見光相機或紅外相機對視線角參數(shù)進行測量，這兩種角度測量敏感器在降低測量系統(tǒng)復(fù)雜性和造價等方面具有明顯優(yōu)勢。
由于測量都會存在一定的誤差，目前通常可以用卡爾曼濾波的方式來消除這些測量誤差，但是一般的濾波算法只能處理白噪聲，對有色噪聲無法處理，因此機動的發(fā)生會大大降低測量的精確度，從而無法對威脅目標進行跟蹤。
目前國內(nèi)外解決該問題主要有兩類著手點：1、選擇優(yōu)良的參數(shù)作為檢驗參數(shù)，再消除機動對測量的影響。目前有將衛(wèi)星的高度、運行軌道的半長軸和偏心率、星下點經(jīng)度設(shè)置為檢驗參數(shù)方法。但這些方法為了檢驗參數(shù)具有對機動的高敏感性而放棄了其方法的普遍適用性，這些方法都只能適用于一些在特殊軌道上運行的衛(wèi)星，如地球同步軌道衛(wèi)星。2、改進濾波算法，使其可以不受機動的影響。該方法會提高濾波算法的難度，增加對星載計算器的要求，從而提高了衛(wèi)星的成本和負擔(dān)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于相對角動量的僅測角機動檢測及跟蹤方法，設(shè)計合理，操作簡單，能夠?qū)θ我廛壍李愋偷男l(wèi)星進行機動檢測，且在不大幅增加濾波算法難度的情況下對目標進行持續(xù)的跟蹤。
一種基于相對角動量的僅測角機動檢測及跟蹤方法，其特征在于：包括如下步驟：
步驟1，計算航天器各個時刻的相對角動量h(i)：
h(i)＝r(i)×v(i)
其中，r(i)為t(i)時刻目標質(zhì)心相對于追蹤衛(wèi)星質(zhì)心的位置矢量，v(i)為t(i)時刻目標質(zhì)心相對于追蹤衛(wèi)星質(zhì)心的速度矢量。
步驟2，設(shè)置滑動窗口，分別計算滑動窗口內(nèi)X,Y,Z軸以及模值的相對角動量方差D，并再次對D進行方差計算得到二次方差值Dh；由Dh得到累計平均值Dhmean，并計算Dh與Dhmean的比值N。
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