初軌確定

初軌確定，是用少量觀測數據粗略確定太空飛行器軌道的過程，主要用於剛入軌或初次捕獲的太空飛行器的定軌。通過初軌確定可以迅速提供太空飛行器運動的粗略情況，為軌道改進提供初值。初軌確定是軌道確定的一項基本內容。

基本介紹

• 中文名：初軌確定
• 外文名：Preliminary track
• 所需數據：少量觀測數據
• 套用：剛入軌或初次捕獲的太空飛行器的定軌
• 意義：為軌道改進提供初值

基本概念

初軌確定，是用少量觀測數據粗略確定太空飛行器軌道的過程，主要用於剛入軌或初次捕獲的太空飛行器的定軌。通過初軌確定可以迅速提供太空飛行器運動的粗略情況，為軌道改進提供初值。初軌確定是軌道確定的一項基本內容。

衛星軌道確定通常有兩個概念：初軌計算和軌道改進(現稱精密定軌)。前者是在沒有任何初始信息的前提下利用短弧資料來確定軌道，它和無攝運動的二體問題緊密相聯。而後者則對應“完整”力學系統(符合問題精度要求的力學模型)的受攝二體問題，通常需要較長的測量弧段，這是定軌精度要求所需要的。由於可在衛星定軌的同時確定某些參數(與軌道有關的幾何和物理參數)，擴展了傳統意義下單純的軌道改進，稱其為精密定軌、或軌道確定和參數估計。就定軌的基本原理而言，兩者並無實質性差別。但精密定軌涉及多變元疊代，必須具有一定精度的初始信息，這正是軌道“改進”之意，改進的對象就是精度未達到要求的初始信息；而初軌確定往往是在缺乏初始信息情況下進行的，這是精密定軌方法無法替代的。

初軌確定的方法

初軌確定的方法主要有拉普拉斯方法（初值問題方法）、高斯方法(邊值問題方法)和巴特拉科方法。拉普拉斯方法根據觀測數據解出初軌中一點的位置和速度，再用它們的分量求出軌道要素。高斯方法根據觀測數據解出初軌中2個點的位置或速度，進一步求出軌道要素。巴特拉科方法在高斯方法基礎上作了改進，先確定軌道周期，用增加觀測數據的方法消除時間記錄誤差，以提高定軌精度。採用哪一種方法取決於觀測數據的數量和種類。

現代測量精度已大為提高，利用高速電子計算機可以進行複雜的疊代計算，因此軌道確定對初軌確定的精度要求可以適當降低，只要軌道改進疊代求解時能收斂就可以了。有時也利用運載器主動段的運動參數來確定初軌。在運載器的制導精度較高時，設計的理論軌道也可以作為初軌。

套用

在空間目標監視任務中，非相關目標（UCT）的初始軌道確定對於該目標的正確關聯以及對其再次成功捕獲都具有重要的意義。對GEO帶內目標，天基觀測平台受有效載荷、自身軌道周期以及系統工作模式的影響，僅能捕獲數十秒至數分鐘的超短弧段觀測，這對初軌計算的精度有很大的影響。單星短弧段測量條件下的初軌確定具有一定的病態本質，初軌精度受觀測弧長影響較大，難以採用某種算法加以克服，嚴重抑制了初軌計算的精度。

實際套用中，由於受感測器視場大小以及平台本身位置變化的限制，單星難以完成對整個空間的有效監視。可利用多顆衛星組成星座，各自負責監視搜尋相應天區，組成天基光學柵欄，實現對全天球的監視，如美國計畫構建中的天基空間目標監視系統SBSS將有3顆-8顆衛星組成。為實現對新發現目標的初軌確定，可考慮採用系統中的兩個或多個感測器測量弧段融合確定初軌，可使初軌精度大大提高。這就需要在多平台感測器觀測弧段的關聯以及整個天基監視系統的工作模式設計和任務最佳化等方面展開進一步研究。