《空間監視網感測器高效調度關鍵技術研究》是依託北京理工大學，由王俊嶺擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空間監視網感測器高效調度關鍵技術研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：王俊嶺
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著人類航天活動的增多，空間目標的數量迅速增加，空間目標的觀測需求也隨之急劇增長。日益繁重的觀測任務給有限感測器資源的空間監視網帶來極大負擔。提高空間監視網的觀測效率是緩解當前空間監視網壓力的一種更為經濟高效的方法。本項目針對空間監視網中空間目標分類，空間目標觀測需求計算，空間目標調度準則函式以及調度策略，感測器調度最佳化問題展開研究；提出運算量小且精確的空間目標能量耗散率計算方法，對空間目標進行分類；構建空間目標的觀測需求計算模型並確定每類空間目標的觀測需求；通過相對軌道分析，推導出目標的位置速度協方差，進而得到普適的感測器調度準則函式；分析感測器類型，觀測精度，觀測時刻，擬合時間段，觀測幾何以及多次觀測之間的組合等觀測因素在感測器調度中所起的作用，提出一些新的高效調度策略；根據空間監視網感測器調度的特點，結合所構建的調度準則函式，尋求性能更為高效的尋優算法。
結題摘要
空間監視網感測器的高效調度可提高空間監視網的效率，是緩解當前空間監視網壓力的一種更為經濟高效的方法。本課題針對空間監視網中空間目標分類，空間目標觀測需求計算，空間目標調度準則函式以及調度策略，感測器調度仿真與最佳化問題展開研究。 根據空間目標所受耗散力與軌道半長軸變化公式，提出了一種基於TLE數據的EDR計算方法，並針對大氣密度的時變性影響EDR分類準確性預報的問題，提出了一種基於簡單大氣密度模型和TLE的EDR分類方法，實際TLE數據所得EDR分類結果符合已有報導。 根據空間目標軌道根數在大氣阻力攝動下的變化公式，提出一種基於軌道根數的空間目標觀測需求計算方法。該解析方法不僅考慮了空間目標多個觀測因素對空間目標的觀測需求的影響，還可避免當前基於數值仿真的空間目標觀測需求計算方法無法獲得稀疏觀測時的穩定解的缺陷。此外，為定量分析觀測需求，量化分析單次觀測的測距測速性能，還給出了在對近圓軌道目標觀測時雷達測距、測角以及測速精度的克拉美羅界計算公式。 由空間目標的相對軌道運動方程，推導出了一普適的空間監視網感測器觀測調度準則。該解析的調度準則表達式顯含空間目標的觀測數據類型、觀測精度、觀測時刻、擬合時間段、觀測幾何以及多次觀測之間的組合等多個觀測因素。此外，針對當前平面軌道觀測模型的缺陷，提出了一種平面軌道下空間目標的普適觀測模型，並由此推導出了平面近圓軌道和平面橢圓軌道下感測器觀測調度準則函式的閉式解。基於對所提出閉式解的分析，研究了平面軌道下觀測幾何、感測器觀測精度、感測器混合等觀測因素對感測器觀測效率的影響，對近圓軌道和橢圓軌道空間目標觀測，分別給出了若干調度策略和相應的分析解釋。 針對感測器觀測調度時可見弧段確定的問題，提出了一種快速確定目標可見弧段的方法，用於降低目標可見性計算複雜度。同時針對空間目標感測器監視需求，搭建了一個全網觀測資源最佳化調度原型軟體，並進行了軟體功能驗證。
