低軌空間監測中的群目標運動狀態估計

《低軌空間監測中的群目標運動狀態估計》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由胡衛東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低軌空間監測中的群目標運動狀態估計
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡衛東
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

空間目標監測是空間態勢感知、太空飛行器碰撞預警的基礎。近年來，隨著組網小衛星的出現檔您樂，衛星碰撞裂解產生的碎片數量的增加，在低軌空間形成了數量多、尺寸小、分布密集的空間群目標，對現有基於個體目標跟蹤定軌的監測技術提出了嚴峻挑戰。為此，本項目針對近地軌道空間群目標的運動狀態估計問題，探索基於最優貝葉斯框架的群狀態估計的理論與方法，通過有效綜合空間目標軌道運動特性及群體特徵，實現測量信息的積累以及由群的似然分布到目標個體分布的轉化。通過研究群目標的軌道、相對運動、旬兵舉攝動等對群演化規律的影響，構造基於群特徵的狀態轉移函式。根據雷達散射截面的統計特性，建立群目標量測的似然函式。在此基礎上，利用貝葉斯框架，開展基於群特徵聯合機率分布的才提幾拒群目標狀態估計方法的研究，並結合套用特點簡化測量條件的相關性，推導狀態貝葉斯濾波器近似表示，尋求可行的計算方法。為探索低軌空間群目標的監測編目問題提供必要的理論與技術儲備。

結題摘要

空間監測是空間態勢感知的主要手段，是實現空間控制，維護空間安全的基礎。碰撞、解體等事件會產生大量空間碎片，碎片大多尺寸較小，分布密集，對這類空間碎片群目標的監測已成為空間監測中的難點問題。地基雷達作為低軌空間監測的主要設備，迫切需要提出針對這種場景的更加有效的信息促臘處理技術。 本項目針對這一難點問題展開研究，提出將編目對象從個體上升到群體的理念，並對群編目過程展開研究，提出基於群處理的信息處理方法。主要的研究內容和取得的結果如下： 對碎片群目標的特性進行了有效表征，包括群特性和群內目標特性。通過對Fengyun 1C碎片群實測數據的研究，總結了空間碎片群特性。基於屬於同一群的個體目標具有相似的空間環境和軌道參數的特點，提出了利用比值的空間碎片彈道係數估計方法，可以很大程度減少模型和量測誤差的影響，在兩個目標軌道比較相近時獲得比直接估計更加準確穩定的結果。提出的方法通過對不同碎片參數之間關係的計算判斷其是否來自同一個群，可作為群編目中對碎片歸屬判斷的重要依據。 建立了基於群特性的狀態轉移和量測模型，對目標密集感測器不歡地姜可分辨的情況，提出了基於回波信號層的數據處理過程，避免了傳統檢測過程的信息損失。提出了檢測跟蹤一體化處理方法，完成了對目標不可分辨區域的目標數量估計和目標狀態估計。仿真實驗結果表明算法在信噪比較高時能很好分辨可能存在的多個目標，隨信噪比降低表現下降。 建立了含群特性符承虹慨的群目標最優貝葉斯濾波器並進行近似求解。根據實際場景面臨的濾波困難，提出了適用場景的標記集勢機率假設密度濾波器。新濾波器解決了漏檢目標信息丟失問題和未知檢測模型的適配問題，具有準確穩定的數據關聯能力。新濾波器使用Beta高斯混合近似實現，結合後處理過程，完成了群內目標分布和目標數估計，顯擔甩判著目標軌跡提取和狀態估計。依據Fengyun 1C碎片群數據建立的場景對新濾波器進行仿真驗證，結果表明，新濾波器在該場景下獲得了準確且穩定的估計結果。