航天器测控资源调度模型及算法

航天器测控资源调度问题研究的目的是通过一定的调度方法科学地分配有限的地面测控资源和最大化地完成航天器测控任务。在参考面向任务执行计划的航天器测控资源调度模型研究的基础上,文章提出了面向可见窗口的航天器测控调度模型,并给出了问题的确定性分支定界求解算法及其计算复杂度分析。最后,通过仿真计算验证了算法的有效性和实用性。     

Identification of uncatalogued LEO space objects by a ground-based EO array

A ground-based electro-optical (EO) array, deployed at the Jilin Space Tracking Base of Changchun Observatory, China, has been in operation since April 2017. The array has 8 small telescopes, each has an aperture of 15 cm and a field of view of 14° × 14°. On average, the array can collect angles data over 3–4 thousand Very Short Arcs (VSAs) of Low Earth Orbit (LEO) space objects each night. Correlation of the VSA angles data with the NORAD catalogue objects results in about 85% of all the VSAs being correlated to NORAD objects. The remaining 15% VSAs angles data could be supposed from uncatalogued objects. The Initial Orbit Determination (IOD) solutions of the VSAs with the range-search method and the association results of the IODs with the geometrical method are presented. The mean IOD success rate is about 91% and the True Positive (TP) rate is more than 86%. In addition, the classical Gauss, Laplace, Gooding and Double-r angles-only IOD methods are applied to process VSA angles data and their performance is assessed. The CBTA method is used to associate the IOD tracks and compared with the geometrical method. A set of procedures for identifying the uncatalogued objects based on the VSA angles data is designed. Processing of the VSA angles data from Aug 4 to Sep 30, 2017 reveals there are possibly 415 uncatalogued LEO objects.     

卫星星座的空域覆盖性能计算模型

空域覆盖性能计算是星座覆盖性能分析的重要组成部分。分析了星座的关注区域,参考美国的SMTS系统,归纳了空域覆盖性能的主要影响因素;提出了Walker—delta星座最小覆盖重复周期的简化计算,以及基于最小覆盖重复周期内的经纬度覆盖等效性,这两方面可为空域覆盖性能计算中的仿真时间界定和空间采点提供依据;最后举例详细阐明了星座空域覆盖性能的基本特征．并基于此得出星座空域覆盖性能的评价角度,以此作为星座空域覆盖特性的本质表现。     

基于STK的小卫星轨道交会设计研究

利用球面三角形的几何关系进行了基于STK(卫星工具包)的小卫星轨道交会的规划和设计。采用一种较为方便的轨道交会设计方法,并使用功能强大的专业STK软件来仿真和演示,取得了良好的仿真效果,能够较好地满足航天器轨道交会设计的要求,对于其它类型的轨道规划有一定的借鉴作用,为各种航天器的仿真研究提供了一种新的方法。     

六自由度自跟踪天线座的系统设计

六自由度自跟踪天线座是一种新型天线座,克服了A-E及X-Y型天线座存在跟踪盲区的缺点,实现了对目标的全空域跟踪。文中介绍一种六自由度自跟踪天线座系统,并通过外场测试及对卫星的跟踪,对其性能技术指标进行测试。实测结果表明,天线座各项技术指标均达到要求,成为我国自行研制的第一套六自由度自跟踪天线座系统。     

多传感器目标跟踪的实时剔野方法

考虑了目标跟踪和航天测控中测量数据的实时剔野问题，测量数据集合中严重偏离大部分数据所呈现趋势的小部分数据点被称为野值点，野值的剔除对提高目标跟踪精度有十分重要的意义，己有的剔野方法从工程应用角度看，存在不适宜成串出现的野值。需要人工干顾、计算量大，不适宜在线快速处理等缺点，多传感器目标跟踪系统可以通过合理利用传感器的互补与冗余信息来能提高系统的目标跟踪性能，本文在多传感器目标跟踪条件下，综合利用多传感器数据形成的对目标状态参数的正确描述和测量数据集合主体的变化趋势，给出了实时、准确、高效地识别测量数据中野值点的方法。仿真结果表明利用多传感器目标跟踪中航迹融合的分布式融合方法，可以快速、有效地解决野值斑点剔除问题。     

带反馈多传感器分层融合算法性能研究

Chang K.C.于近期研究了两传感器非实时分层融合算法的稳定性能,其研究结果表明全反馈条件下的算法融合性能要劣于部分反馈算法,特别是当过程噪声较大时提高传感器与融合中心的通信频率并不能改善全反馈算法的性能。与上述研究不同,重点考察了融合系统中传感器数目对非实时有反馈分层融合算法性能的影响。研究结果表明:当过程噪声较大时,增加传感器的数目不仅不能改善全反馈算法的性能反而会使性能降低;所得结论进一步推广和发展了Chang K.C.的研究成果,并从另一侧面验证了融合信息的质量比数量更为重要的论断。     

基于改进滑动窗多项式拟合法的 航空器4D航迹预测

准确的航迹预测是提升无人机飞行防相撞空中威胁态势预警能力的基础,针对入侵机,提出一种改进滑动窗多项式拟合航迹预测方法。主要进行两方面改进:一是对当前值之后的数个未来值预测时,为各个预测值在滑动窗内构建合适的多项式拟合方程;二是依据当前航迹值与此前有限个连续航迹值所反映出的目标运动模式信息,自适应调整拟合多项式阶数与滑动窗长度。结果表明:较之传统滑动窗多项式拟合法,本文方法具有更高的航迹预测精度,能够在一定程度上改善非合作航空器的航迹预测精度,验证了其在航迹预测中的可行性和有效性。     

基于复数域拓扑描述的航迹对准关联算法

研究了在组网雷达存在系统误差情况下的目标航迹关联问题,提出了一种基于复数域拓扑描述的系统误差配准前目标航迹对准关联算法。该算法通过构建粗关联波门来对目标航迹进行试验关联,以此建立航迹对准关联信息矩阵,并在对该矩阵进行合理拆分的基础上获得可行对准关联矩阵集合;由于目标航迹间的相对拓扑关系不受量测系统误差影响,算法可用来描述复数域中目标航迹的拓扑关系,并以此计算各可行对准关联矩阵的可行度,从而获得最终航迹对准关联关系。蒙特卡罗仿真结果说明,算法不依赖于估计雷达量测系统误差,实现了误差配准前的航迹准确关联,能够为后端的系统误差配准提供可靠的关联航迹数据。     

多普勒盲区条件下的改进粒子滤波跟踪算法

机载预警雷达采用脉冲多普勒体制,具有良好的低空探测性能,但其存在不可忽略的多普勒盲区问题。在目标跟踪的过程中,该盲区容易造成目标航迹中断和重起批。针对多普勒盲区条件下的目标连续跟踪问题,提出了一种基于多假设运动模型的改进粒子滤波跟踪方法。该方法根据多普勒盲区对目标状态的约束形成多个可能的运动模型,粒子在每个模型下再进行带有状态约束的更新,当新出现的量测值落入任何一个运动模型形成的粒子云内,则航迹关联成功。仿真结果表明,该算法在不同盲区范围条件下,针对不同机动能力的目标均具有较高的航迹关联率,能够实现目标的连续跟踪。