天基空间目标监视的短弧段定轨技术

利用两个短弧段的天基测角资料实现对空间目标的轨道确定是天基空间目标监视系统需解决的重要问题之一。提出利用二体轨道的角动量和能量守恒方程计算空间目标初轨的新方法,该方法将短弧段的主要测量信息表示为弧段属性,由两个短弧段的弧段属性建立守恒方程,采用变量替换法求解守恒方程获得多个初轨,通过方差分析从中选择合适的初轨。针对轨道改进中的迭代发散和收敛于局部极小点的问题,提出了选取多个迭代初值进行轨道改进的采样方法。仿真结果表明,初轨确定算法是可行的,轨道改进能成功解算最小二乘轨道。

天基空间目标监视与跟踪系统轨道确定技术研究

针对天基空间目标监视系统的工作模式,研究了空间目标的可观测性问题,并讨论了Laplace初轨确定方法在该系统中的局限性,提出了一种新的空间目标初轨确定方法——遍历切割平面法.在此基础上研究了天基空间目标监视系统的精密轨道改进算法,尤其针对动力学模型不精确的非合作目标,利用半参数模型的估计理论,提出了抗差补偿动力学模型定轨算法.实验结果表明,单星遍历切割平面法能快速准确地为轨道改进提供历元初值,该初值精度完全可以达到精密轨道改进的收敛要求.同时抗差动力学模型补偿定轨算法能有效抑制模型误差的影响,显著提高轨道确定精度.

天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分(Proportional-Integral,PI)控制,通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度,提高了闭环系统的带宽,最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明:对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时,方位轴最大跟踪误差为0.006°,误差均方根值为3.25″;俯仰轴最大跟踪误差为0.005°,误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行,满足大型转台伺服控制系统的性能要求。

基于高/低轨监视平台的GEO卫星定轨精度比较

针对传统地基监视系统对地球同步轨道(GEO)卫星静地测量模式不利于获取其态势信息,而空间目标监视平台利用其快速轨道运动、增强观测几何强度和GEO卫星动力学模型的约束作用,有利于对GEO卫星环带的跟踪、监视和编目处理这一问题,分析了高、低轨平台与其观测模式,采用了数值微分法计算变分方程系数阵的定轨算法,统计了光学观测误差对定轨结果的影响.仿真计算表明,高、低轨平台对GEO卫星的定轨精度均在公里级,低轨平台对GEO卫星的定轨精度好于高轨监视平台,观测系统误差是定轨误差的主要来源.