專利名稱：空間碎片身份識別方法
空間碎片身份識別方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種空間碎片身份識別方法，它能夠快速識別所觀測的空間碎片的身份，是一種識別速度快和識別成功率高的空間碎片身份識別方法。
背景技術(shù)：
在科研、軍事等許多領(lǐng)域，都需要對空間碎片進(jìn)行監(jiān)視，從而給出空間碎片的每一個瞬間在天空中的位置及其變化，確定空間碎片的運行軌道，從而獲取空間碎片精確的信息，從而給在軌航天器的提供相關(guān)信息。
CCD的發(fā)明，替代了傳統(tǒng)的照相觀測，成為了空間碎片監(jiān)視的有效手段之一。由于人類航天活動的增加，造成太空中的空間碎片越來越多，大于1厘米的空間碎片甚至達(dá)到了幾萬個，威脅到了在軌工作航天器的安全。為了獲得這些空間碎片的信息，必須對其進(jìn)行觀測。傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡，一般只能在預(yù)報的引導(dǎo)下對單個空間碎片進(jìn)行觀測，這種觀測方式已經(jīng)不能適用空間碎片編目的要求。為了能夠同時對進(jìn)行多個空間碎片進(jìn)行觀測，在分析空間碎片特征的基礎(chǔ)上，選擇較為合理的觀測策略進(jìn)行空間碎片觀測，這同時會帶來一個問題是有多個空間碎片出現(xiàn)在觀測視場，必須對這些空間碎片的身份確認(rèn)。所以本方法就是基于這種背景下提出來的，它能夠快速識別所觀測的空間碎片的身份，而且具有識別速度快及識別成功率高的優(yōu)點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種空間碎片身份識別方法，它能夠快速識別所觀測的空間碎片的身份， 是一種識別速度快和識別成功率高的空間碎片身份識別方法。
完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案，一種空間碎片身份識別方法，其特征在于，包括以下步驟(1).制作空間碎片特征庫； ⑵.確定待識別空間碎片的特征；(3).結(jié)合步驟⑴、步驟⑵所得數(shù)據(jù)的對比，進(jìn)行空間碎片的身份識別。
上述三個分系統(tǒng)緊密配合從而完成空間碎片身份的快速識別。更優(yōu)化和更具體描述以上各步驟如下(1).制作空間碎片特征庫；空間碎片特征生成分系統(tǒng)把現(xiàn)有的空間碎片，根據(jù)其軌道信息，按照給定的空間碎片特征生成策略生成空間碎片特征庫，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用。
特征生成策略由已知空間碎片的軌道參數(shù)通過軌道預(yù)報生成觀測設(shè)備計劃觀測時段的運動參數(shù)，包括軌道參數(shù)、過境時間、運動速度、飛行方向、參考視星等。這些特征數(shù)據(jù)用于觀測計劃實施完成后獲取的實測數(shù)據(jù)的特征比對。
(2).待識別空間碎片特征確定待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)，根據(jù)給定的待識別空間碎片觀測資料，按照給定的空間碎片特征確定策略，生成其特征信息，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用。
特征確定策略由實測數(shù)據(jù)的位置測量信息通過初軌確定技術(shù)獲取觀測碎片的初始軌道特征，通過已知空間碎片的軌道預(yù)報參數(shù)、過境時間、飛行方向以及實際觀測碎片的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行初選，確定和實際觀測碎片相符的已知碎片集合，并對每個碎片和觀測數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的時間誤差序列和軌道面誤差序列，并通過求解線性方程組，得到觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)，即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率。
⑶.空間碎片身份識別空間碎片特征識別分系統(tǒng)根據(jù)空間碎片特征生成分系統(tǒng)生成空間碎片特征庫和待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)生成的待識別空間碎片的特征信息，按照給定的空間碎片身份識別策略，進(jìn)行空間碎片的身份識別。
給定的空間碎片身份識別策略通過比對觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)， 即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率，確定觀測碎片的身份。比對門限設(shè)置策略為時間誤差小于60秒、時間誤差變率小于1秒每分，軌道面誤差小于0. 5度，軌道面誤差變率小于1度每分。
本發(fā)明是在采用CCD照相設(shè)備的天文望遠(yuǎn)鏡或者采用CCD照相設(shè)備的其他對空望遠(yuǎn)鏡的觀測軟件系統(tǒng)中完成的。所涉及的“空間碎片特征生成分系統(tǒng)”及“待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)”可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的天文望遠(yuǎn)鏡的計算機(jī)觀測軟件系統(tǒng)，而在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中增加本發(fā)明的步驟操作部分即可。
本發(fā)明一種空間碎片識別方法，它能夠根據(jù)空間碎片的觀測資料，快速識別所觀測的空間碎片的身份。本方法已經(jīng)應(yīng)用到設(shè)備研制中，實測結(jié)果表明該方法是一種識別速度快和識別成功率高的空間碎片身份識別方法，能夠廣泛地應(yīng)用到空間碎片監(jiān)測設(shè)備的研制中。


圖1為各裝置組合成本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
實施例1，空間碎片身份識別方法，參照圖1 三個分系統(tǒng)緊密配合從而完成空間碎片身份的快速識別。更優(yōu)化和更具體描述以上各步驟如下(1).制作空間碎片特征庫；空間碎片特征生成分系統(tǒng)把現(xiàn)有的空間碎片，根據(jù)其軌道信息，按照給定的空間碎片特征生成策略，生成空間碎片特征庫，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用。
特征生成策略由已知空間碎片的軌道參數(shù)通過軌道預(yù)報生成觀測設(shè)備計劃觀測時段的運動參數(shù)，包括軌道參數(shù)、過境時間、運動速度、飛行方向、參考視星等。這些特征數(shù)據(jù)用于觀測計劃實施完成后獲取的實測數(shù)據(jù)的特征比對。
(2).待識別空間碎片特征確定待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)，根據(jù)給定的待識別空間碎片觀測資料，按照給定的空間碎片特征確定策略，生成其特征信息，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用。
特征確定策略由實測數(shù)據(jù)的位置測量信息通過初軌確定技術(shù)獲取觀測碎片的初始軌道特征，通過已知空間碎片的軌道預(yù)報參數(shù)、過境時間、飛行方向以及實際觀測碎片的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行初選，確定和實際觀測碎片相符的已知碎片集合，并對每個碎片和觀測數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的時間誤差序列和軌道面誤差序列，并通過求解線性方程組，得到觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)，即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率。
(3).空間碎片身份識別空間碎片特征識別分系統(tǒng)根據(jù)空間碎片特征生成分系統(tǒng)生成空間碎片特征庫和待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)生成的待識別空間碎片的特征信息，按照給定的空間碎片身份識別策略，進(jìn)行空間碎片的身份識別。
給定的空間碎片身份識別策略通過比對觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)， 即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率，確定觀測碎片的身份。比對門限設(shè)置策略為時間誤差小于60秒、時間誤差變率小于1秒每分，軌道面誤差小于0. 5度，軌道面誤差變率小于1度每分。
權(quán)利要求
1.一種空間碎片身份識別方法，其特征在于，包括以下步驟(1).制作空間碎片特征庫；⑵.確定待識別空間碎片的特征；(3).結(jié)合步驟⑴、步驟⑵所得數(shù)據(jù)的對比，進(jìn)行空間碎片的身份識別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片身份識別方法，其特征在于，空間碎片特征生成分系統(tǒng)、待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)及空間碎片特征識別分系統(tǒng)緊密配合，按照以下各步驟操作(1).制作空間碎片特征庫；空間碎片特征生成分系統(tǒng)把現(xiàn)有的空間碎片，根據(jù)其軌道信息，按照給定的空間碎片特征生成策略，生成空間碎片特征庫，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用；特征生成策略由已知空間碎片的軌道參數(shù)通過軌道預(yù)報生成觀測設(shè)備計劃觀測時段的運動參數(shù)，包括軌道參數(shù)、過境時間、運動速度、飛行方向、參考視星等；這些特征數(shù)據(jù)用于觀測計劃實施完成后獲取的實測數(shù)據(jù)的特征比對；(2).待識別空間碎片特征確定待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)，根據(jù)給定的待識別空間碎片觀測資料，按照給定的空間碎片特征確定策略，生成其特征信息，供空間碎片特征識別分系統(tǒng)使用；特征確定策略由實測數(shù)據(jù)的位置測量信息通過初軌確定技術(shù)獲取觀測碎片的初始軌道特征，通過已知空間碎片的軌道預(yù)報參數(shù)、過境時間、飛行方向以及實際觀測碎片的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行初選，確定和實際觀測碎片相符的已知碎片集合，并對每個碎片和觀測數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的時間誤差序列和軌道面誤差序列，并通過求解線性方程組，得到觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)，即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率；⑶.空間碎片身份識別空間碎片特征識別分系統(tǒng)根據(jù)空間碎片特征生成分系統(tǒng)生成空間碎片特征庫和待識別空間碎片特征確定分系統(tǒng)生成的待識別空間碎片的特征信息，按照給定的空間碎片身份識別策略，進(jìn)行空間碎片的身份識別；給定的空間碎片身份識別策略通過比對觀測碎片和已知碎片的特征確定參數(shù)，即時間誤差、時間誤差變率、軌道面誤差、軌道面誤差變率，確定觀測碎片的身份；比對門限設(shè)置策略為時間誤差小于60秒、時間誤差變率小于1秒每分，軌道面誤差小于0. 5度，軌道面誤差變率小于1度每分。
全文摘要
空間碎片身份識別方法，其特征在于，包括以下步驟⑴制作空間碎片特征庫；⑵確定待識別空間碎片的特征；⑶結(jié)合步驟⑴、步驟⑵所得數(shù)據(jù)的對比，進(jìn)行空間碎片的身份識別。本發(fā)明是在采用CCD照相設(shè)備的天文望遠(yuǎn)鏡或者采用CCD照相設(shè)備的其他對空望遠(yuǎn)鏡的觀測軟件系統(tǒng)中完成的。本發(fā)明能夠根據(jù)空間碎片的觀測資料，快速識別所觀測的空間碎片的身份。本方法已經(jīng)應(yīng)用到設(shè)備研制中，實測結(jié)果表明該方法是一種識別速度快和識別成功率高的空間碎片身份識別方法，能夠廣泛地應(yīng)用到空間碎片監(jiān)測設(shè)備的研制中。
文檔編號G06K9/62GK102496029SQ20111036765
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者熊建寧, 趙長印 申請人:中國科學(xué)院紫金山天文臺