应用距离搜索的低轨空间碎片初始轨道确定方法

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1、V01．26No．2航天器工程第26卷第2期!!墨里垒垦垦垦垦垒!!垦盟鱼!盟亘垦堡!盟鱼；!!!至!旦应用距离搜索的低轨空间碎片初始轨道确定方法章品1桑吉章1潘腾2李怀锋2(1武汉大学测绘学院，武汉430079)(2北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要使用低轨天基光学望远镜扫描式观测低轨空间碎片，由于两者的相对运动较快，只能获得很短时间内的角度观测值(甚短观测弧段)，使用传统的Gauss方法和Gooding方法很难得到精确的空间碎片初始轨道。为此，文章提出了一种新的方法，在给定的一组角

2、度观测值中，通过搜索其中2个时刻的距离信息，将纯角度的初始轨道确定问题转换为基于2个位置矢量的初始轨道确定问题；再利用其他时刻的角度观测值进行检核和约束，筛选出最优的初始轨道结果。利用文章方法对空间碎片在10～60s内的503个观测弧段进行处理，结果表明，其定轨误差与角度观测值变化率有关。将文章方法所得结果与Gauss方法和Gooding方法进行比较，证明文章方法在解的成功率和精度上都显著优于其他2种方法，能很好地确定空间碎片的初始轨道。关键词空间碎片；天基光学观测；初始轨道确定；距离搜索；角度观测

3、值中图分类号：P228．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．16738748．2017．02．004InitialorbitDeterminatiOnMethodBasedonRangeSearchingforLEoSpaceDebrisANGJizhan91PANTen92LIHuaifen92Geomatics，WuhanUniversity，Wuhan430079，China)acecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abst

4、ract：WhenaLEOspacedebrisisopticallyobservedinthescanningmodefromaLEOspacebasedtelescope，onlyangularobservationsinaveryshorttime(veryshortobservati。narc)canbecollectedduetohighrelativevelocitybetweenthedebrisandthetelescope．Itisusuallydifficulttoobtaina

5、ccurateIOD(initialorbitdetermination)resultsfromsuchshort—arcan91esbyusingtraditionalGaussandGoodingmethods．Inthispaper，anewmethodisproposedtotacklethisveryshort—arcangles—onlyIODproblem．InasetofgiVenangularobservations，therangesattwoepochsaretestedthr

6、oughastep—by—stepsearchprocedureandmakingtheproblemofangles—onlyIODtransformingtotheproblemoftwopositionvectorIOD．Then，theangularobservationsofotherepochsareusedinjudgmentfoundationoftheIoDsolutionstoobtainanoptimalsolution．Themethodisappliedtoprocess5

7、03observationarcsofspacedebrisbetween10and60seconds，andtheresultsshowthattheerrorsofIODareprincipallyinfluencedbythevariationrateofan—gularobservations．ComparisonswiththeresultsusingtheGaussandGoodingmethodsshowthat，theproposedmethodissignificantlysupe

8、riorovertheothertwomethodsinboththesolu—tionsuccessratesandaccuracy，whichcanbeusedtodeterminatetheinitialorbitofsDacedebris．收稿日期：2017一03一06：修回日期：2017一03—28基金项目：国家自然科学基金(41474021)作者简介：章品，男，硕士研究生，从事空间碎片轨道确定与预报工作。Email：pzhan91992@whu．edu．c