[发明专利]一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法

摘要

本发明提供一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法。针对利用卫星编队平台的天基测角跟踪对非合作目标观测性较差、难以实时跟踪的问题，提出了一种结合双目视觉测量与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的天基非合作目标位置速度跟踪方法。该方法通过双星串行编队构成的长基线进行双目测量；针对双星编队的几何特点，对目标粗测值加以修正；最后以带J2摄动项的卫星动力学模型作为系统方程，以卫星轨道坐标系到地心惯性坐标系的转移矩阵作为观测方程，对目标的位置与速度更新估计。与现有技术相比，本发明测距系统功耗较低，计算开销小，且基线长度可调节，适用于对非合作目标的位置速度实时跟踪。

主权项

1.一种基于卫星编队的非合作目标位置速度跟踪方法，其特征在于步骤如下：1)以同轨串行卫星编队中的两颗成员星作为测量单元，为这两颗成员星设定目标星状态量初始值{X_L0、P_L0、Q_L0、R_L0}，与{X_R0、P_R0、Q_R0、R_R0}；L和R分别代表卫星行进方向上的前后两颗成员星；2)利用两成员星携带的光学相机对目标成像，提取目标质心坐标3)根据姿态敏感器测得的卫星本体姿态对目标质心坐标进行修正，得到{u_L、v_L}、{u_R、v_R}；4)两成员星通过星间测距获得基线长度T,根据双目视觉公式，利用{u_L、v_L、u_R、v_R、T}即可解算目标在卫星轨道坐标系下的相对位置{x_L’、y_L’、z_L’}、{x_R’、y_R’、z_R’}；5)根据粗测信息修正公式，解算得到精度较高的目标在卫星轨道坐标系下的相对位置{x_L、y_L、z_L}、{x_R、y_R、z_R}；6)根据EKF滤波方程，以带J2摄动项的轨道动力学方程作为系统方程，以卫星轨道坐标系到地心惯性坐标系的转移矩阵作为观测方程，从而得到目标在地心惯性系下的位置与速度估计{x_E、y_E、z_E、v_EX、v_EY、v_EZ}。