›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (5): 40-46.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.05.007

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基于预报偏差的LEO航天器轨道异常检测

张涛涛, 白显宗, 郝嘉, 陈磊   

  1. (国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073)
  • 收稿日期:2012-02-23 修回日期:2012-05-07 出版日期:2012-10-25 发布日期:2012-10-25
  • 作者简介:张涛涛 1988年生,2006年毕业于西北工业大学飞行器制造专业,现为国防科学技术大学飞行器设计专业硕士研究生。研究方向为空间目标监视和轨道分析。

LEOSpacecraftOrbitAnomalyDetectionBasedonPredictionDispersion

 ZHANG  Tao-Tao, BAI  Xian-Zong, HAO  Jia, CHEN  Lei   

  1. (CollegeofAerospaceandMaterialsEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)
  • Received:2012-02-23 Revised:2012-05-07 Online:2012-10-25 Published:2012-10-25

摘要: 针对由轨道控制、大气环境、碰撞等因素造成的低轨(LEO)航天器轨道突变问题,提出了一种基于预报偏差的轨道异常检测方法。选择LEO轨道的半长轴和倾角作为特征轨道参数,利用SGP4模型长期项对目标的两行轨道要素(TLE)进行预报得到特征轨道参数的预报值,通过对特征轨道参数的编目数据和预报数据进行平滑后求差得到预报偏差序列,基于马氏距离对预报偏差数据的两个分量进行联合异常检测。对Terra卫星2010年的机动事件分析结果同NASA发布的其机动历史相吻合,表明该方法可以有效地检测航天器轨道异常的次数、时间和类型,可应用于空间目标的监视与空间态势的感知。

关键词: 低地球轨道, 轨道异常, SGP4模型, 马氏距离, 两行轨道要素, 航天器

Abstract: detectionmethodbasedonpredictiondispersionwaspresentedtodealwithLEOspacecraftorbitanomalycausedbymaneuvers,collisions,andatmosphericenvironment.Thesemimajoraxisandinclinationwereselectedasorbitcharacteristicparameters.PredictionvaluesoforbitcharacteristicparameterscanbeachievedbyorbitextrapolationbasedonSGP4modelsecularterm.Afterdatasmoothingprocess,predictiondispersionsequencecanbeobtainedbycalculatingthedifferencebetweenpredictionandcatalogvaluesofthecharacteristicparameters.TheorbitanomalywasdetectedthroughthepredictiondispersiondatabasedonMahalanobisdistance.ThedetectionresultsofTerrain2010isconsistentwiththemaneuverhistorypublishedbyNASA,whichindicatethatthemethodpresentedinthispapercandetectthetimes,epochandtypeoforbitanomalyandcanbewidelyappliedtothespacesurveillanceandspacesituationalawareness.

Key words: Lowearthorbit, Orbitanomaly, Simplifiedgeneralperturbation4modelMahalanobisdistance, Twolineelements, Spacecraft