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基于TLE的低轨巨星座控制研究 被引量:14
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作者 孙俞 沈红新 《力学与实践》 北大核心 2020年第2期156-162,共7页
近几年来,美国SpaceX, OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨巨型卫星星座,引发卫星互联网的发展热潮。本文利用公开的两行轨道根数(two-line element, TLE)对国外星座控制策略进行分析,重点分析了铱星、一网、星链星座的控制规律。通过... 近几年来,美国SpaceX, OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨巨型卫星星座,引发卫星互联网的发展热潮。本文利用公开的两行轨道根数(two-line element, TLE)对国外星座控制策略进行分析,重点分析了铱星、一网、星链星座的控制规律。通过相对相位偏差分析,反演得到星座中不同卫星之间的平半长轴差,避免了小控制量条件下难以通过平半长轴判断卫星是否进行了轨控的问题。获得了国外星座控制频次和控制精度等重要信息,所得结论能够为我国未来互联网星座的建设提供参考。 展开更多
关键词 巨星座 轨道维持 两行根数 平根数
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基于TLE的Starlink星座第一阶段部署情况分析 被引量:10
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作者 薛文 胡敏 +2 位作者 阮永井 云朝明 孙天宇 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期24-33,共10页
近年来,随着卫星技术的快速发展和低轨(low earth orbit,LEO)卫星宽带互联网建设需求的不断增加,低轨大规模星座发展日新月异。针对Starlink星座初始化部署问题,首先论述了“星链”(Starlink)星座现状,分析在轨卫星高度变化。然后利用... 近年来,随着卫星技术的快速发展和低轨(low earth orbit,LEO)卫星宽带互联网建设需求的不断增加,低轨大规模星座发展日新月异。针对Starlink星座初始化部署问题,首先论述了“星链”(Starlink)星座现状,分析在轨卫星高度变化。然后利用公开的两行轨道根数(two-line element,TLE),从卫星发射入轨、轨道面分布两个方面,简要分析了Starlink星座的部署情况,给出升交点的变化规律;同时仿真分析了Starlink星座对地面的覆盖性能。最后,给出星座轨道面和相位分布、故障卫星处置以及可见卫星数量。所分析的结果以期为中国未来部署大规模LEO星座的建设提供借鉴。 展开更多
关键词 低轨星座 卫星宽带互联网 两行轨道根数 星座部署 对地覆盖
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利用TLE数据判别天宫一号目标飞行器姿态 被引量:5
3
作者 张炜 崔文 +2 位作者 田鑫 雷园 刘兴 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第6期827-831,共5页
针对传统姿态判别方法对观测条件要求高、航天器翻滚速度缓慢情况下判别难度大的不足,从姿态变化引起迎风面积变化这一特点出发,提出了一种基于弹道系数的天宫一号姿态判别方法。使用双行根数作为数据源,对双行根数进行预处理,检测轨道... 针对传统姿态判别方法对观测条件要求高、航天器翻滚速度缓慢情况下判别难度大的不足,从姿态变化引起迎风面积变化这一特点出发,提出了一种基于弹道系数的天宫一号姿态判别方法。使用双行根数作为数据源,对双行根数进行预处理,检测轨道机动事件并剔除误差较大根数;改进基于双行根数序列的弹道系数计算方法,并基于弹道系数结果判别出天宫一号姿态稳定、逐渐变化及翻滚三个阶段。 展开更多
关键词 天宫一号 姿态判别 弹道系数 双行根数
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基于无奇异变换的双行轨道根数生成算法 被引量:4
4
作者 刘光明 文援兰 廖瑛 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期1104-1107,1123,共5页
在双行轨道根数(two-line elements,TLE)和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导... 在双行轨道根数(two-line elements,TLE)和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导了目标位置矢量对改进TLE参数的偏导数矩阵,并采用选主列Givens-QR分解算法进行观测方程迭代求解,以提高数值计算稳定性。仿真结果表明,该生成算法拟合精度和位置预报残差满足要求,可应用于低轨目标的空间监视。 展开更多
关键词 空间监视 双行轨道根数 无奇异变换 Givens-QR分解
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TLE orbit determination using simplex method
5
作者 Jinghong Liu Wanting Long +3 位作者 Yunchen Wu Jin Xu Jizhang Sang Xiangxu Lei 《Geodesy and Geodynamics》 EI CSCD 2023年第5期438-455,共18页
Two-Line Element(TLE)datasets are the only orbital data source of Earth-orbiting space objects for many civil users for their research and applications.The datasets have uneven qualities that may affect the reliabilit... Two-Line Element(TLE)datasets are the only orbital data source of Earth-orbiting space objects for many civil users for their research and applications.The datasets have uneven qualities that may affect the reliability of the propagated positions of space objects using a single TLE.The least squares approach to use multiple TLEs also suffers from the poor quality of some TLEs,and reliable error information cannot be available.This paper proposes a simplex algorithm to estimate an optimal TLE from multiple TLEs and obtain the uncertainty of each element.It is a derivative-free technique that can deal with various orbit types.Experiments have demonstrated that using the TLE estimated from the simplex method is more reliable,stable,and effective than those from the batch least squares method.As an application example,the optimal TLE and its uncertainty are used for predicting the fallen area,keeping the actual fallen site in the prediction areas. 展开更多
关键词 two-line element Reentry prediction Orbit determination Simplex method Least squares
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瞬时根数到两行根数的转换方法研究 被引量:3
6
作者 李卫平 秋宏兴 党琦 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2012年第12期38-40,共3页
两行根数是北美防空司令部基于一般摄动理论产生的用于预报地球轨道飞行器位置和速度的一组轨道根数,其对应模型为考虑了简化的常规、深空扰动的SGP4/SDP4模型。瞬时轨道根数和两行根数常用来描述航天器的运行情况,但瞬时轨道根数到两... 两行根数是北美防空司令部基于一般摄动理论产生的用于预报地球轨道飞行器位置和速度的一组轨道根数,其对应模型为考虑了简化的常规、深空扰动的SGP4/SDP4模型。瞬时轨道根数和两行根数常用来描述航天器的运行情况,但瞬时轨道根数到两行根数的转换方法鲜有介绍。文中描述了基于SGP4、SDP4模型,利用数值迭代法从瞬时轨道根数得到两行根数的方法,经过测试验证和实际使用,该方法推导出的两行根数精度满足轨道预报的需要。 展开更多
关键词 数值迭代法 瞬时轨道根数 两行根数 根数转换
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基于SGP4模型与多普勒频移的改进定轨方法 被引量:3
7
作者 陆正亮 张翔 +1 位作者 刘洋 廖文和 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1360-1366,共7页
立方体卫星广泛使用两行根数(two-line element,TLE)结合SGP4模型作为定轨的唯一或是备份手段。针对SGP4模型长期预报误差积累的问题,分析了模型的误差来源及分布情况,提出两种利用地面观测站测量多普勒频移提高定轨精度的方法。一种方... 立方体卫星广泛使用两行根数(two-line element,TLE)结合SGP4模型作为定轨的唯一或是备份手段。针对SGP4模型长期预报误差积累的问题,分析了模型的误差来源及分布情况,提出两种利用地面观测站测量多普勒频移提高定轨精度的方法。一种方法直接修正大气阻力项系数,结果表明能大幅减小速度方向上的预报误差,将预报10天的位置精度提高到4km以内。另一种方法将已知的两行根数更新为卫星过境时刻的两行根数,然后修正纬度幅角,修正后短期预报误差能基本消除但长期精度不如前一种方法。通过对在轨立方体卫星的实际测量也验证了上述的结论。 展开更多
关键词 立方体卫星 两行根数 SGP4模型 多普勒频移
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空间碎片的空间密度算法研究 被引量:1
8
作者 李灿安 庞宝君 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期522-530,共9页
由于空间碎片的影响,空间环境日益恶劣,有必要建立空间碎片环境工程模型对空间碎片撞击航天器进行风险评估.本文研究了空间碎片环境模型中的重要环节,即碎片的空间密度问题,在统计理论与椭圆轨道理论基础上,分析及推导了空间碎片在空间... 由于空间碎片的影响,空间环境日益恶劣,有必要建立空间碎片环境工程模型对空间碎片撞击航天器进行风险评估.本文研究了空间碎片环境模型中的重要环节,即碎片的空间密度问题,在统计理论与椭圆轨道理论基础上,分析及推导了空间碎片在空间中的分布状况及空间密度,并得出了碎片空间密度的空间坐标函数解析表达式.同时对引入假设条件的合理性进行了讨论,并利用双行元数据对结论进行了验证,利用本文方法得出的结果与双行元数据吻合. 展开更多
关键词 空间碎片 环境模型 空间密度 概率分布 双行元
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星链卫星碰撞威胁及预警策略研究 被引量:1
9
作者 张炜 张荣之 +2 位作者 王秀红 赵治 卢欣 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第5期606-612,共7页
针对星链卫星对其他在轨卫星的碰撞威胁问题,研究了星链星座部署规律,并利用实际轨道数据分析了不同阶段星链卫星对其他卫星的碰撞威胁情况,分析了双行根数的精度,论证了碰撞概率判据的有效性,最后提出了针对星链卫星的碰撞预警策略。... 针对星链卫星对其他在轨卫星的碰撞威胁问题,研究了星链星座部署规律,并利用实际轨道数据分析了不同阶段星链卫星对其他卫星的碰撞威胁情况,分析了双行根数的精度,论证了碰撞概率判据的有效性,最后提出了针对星链卫星的碰撞预警策略。结果表明:持续抬轨和降轨阶段的星链卫星轨道预报精度差,碰撞概率的置信度很低,不适合用作预警判据;而调整阶段和部署阶段星链卫星的轨道预报精度较高,碰撞概率值仍具有较高的置信度。研究可为在轨卫星的碰撞预警工作提供依据。 展开更多
关键词 星链卫星 碰撞预警 碰撞概率 双行根数 精度分析
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基于期望最大算法的空间事件及异常值探测
10
作者 刘劲宏 吴晨韵 +2 位作者 徐劲 杜建丽 雷祥旭 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1185-1192,共8页
美国ELSET数据库提供的TLE数据是目前使用最广泛的数据,在热层大气密度反演、弹道系数估计、碰撞预警等领域具有重要作用。受空间环境扰动、空间事件以及TLE产生过程等共同影响,ELSET数据库包含大量亟待清理的异常值和识别的空间事件,... 美国ELSET数据库提供的TLE数据是目前使用最广泛的数据,在热层大气密度反演、弹道系数估计、碰撞预警等领域具有重要作用。受空间环境扰动、空间事件以及TLE产生过程等共同影响,ELSET数据库包含大量亟待清理的异常值和识别的空间事件,例如发布错误的TLE、轨道根数异常和Bstar异常。现有方法在清理异常轨道根数时缺乏统一性,需要使用不同的技术,清理流程较为繁杂,并且仅适用于特定轨道区域的少数目标。为克服现有方法的弊端,提出了一种基于期望最大算法的滑动窗口–多项式拟合预报方法,对含有轨道机动的碎片以及受空间环境影响的碎片进行异常值与空间事件探测。研究表明,该方法能够灵活处理不同空间环境下的异常值与空间事件探测,具有普适性,适用于所有轨道碎片。 展开更多
关键词 空间碎片 两行根数 期望最大 异常值探测
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卫星双向时间传递中的卫星运动误差研究
11
作者 任艳阳 周必磊 +1 位作者 方宝东 尤伟 《上海航天》 2013年第6期57-61,共5页
对转发卫星运动引入误差进行了研究。推导了卫星双向时间传递中的卫星运动误差模型,用两行轨道根数(TLE)对目前在轨的多颗地球同步轨道卫星(GEO)的运动进行计算。仿真结果显示:GEO卫星的受摄运动导致的卫星运动误差达数百皮秒,卫星运动... 对转发卫星运动引入误差进行了研究。推导了卫星双向时间传递中的卫星运动误差模型,用两行轨道根数(TLE)对目前在轨的多颗地球同步轨道卫星(GEO)的运动进行计算。仿真结果显示:GEO卫星的受摄运动导致的卫星运动误差达数百皮秒,卫星运动规律呈现周日特性,导致1d中不同时刻进行的卫星双向时间传递操作产生不同大小的卫星运动误差。 展开更多
关键词 卫星运动误差 卫星双向时间传递 两行轨道根数
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Calibration of atmospheric density model using two-line element data
12
作者 Yuan Ren Jinjun Shan 《Astrodynamics》 2018年第1期13-24,共12页
For satellites in orbits,most perturbations can be well modeled;however the inaccuracy of the atmospheric density model remains the biggest error source in orbit determination and prediction.The commonly used empirica... For satellites in orbits,most perturbations can be well modeled;however the inaccuracy of the atmospheric density model remains the biggest error source in orbit determination and prediction.The commonly used empirical atmospheric density models,such as Jacchia,NRLMSISE,DTM,and Russian GOST,still have a relative error of about 10%-30%.Because of the uncertainty in the atmospheric density distribution,high accuracy estimation of the atmospheric density cannot be achieved using a deterministic model.A better way to improve the accuracy is to calibrate the model with updated measurements.Twoline element(TLE)sets provide accessible orbital data,which can be used in the model calibration.In this paper,an algorithm for calibrating the atmospheric density model is developed.First,the density distribution of the atmosphere is represented by a power series expansion whose coefficients are denoted by the spherical harmonic expansions.Then,the useful historical TLE data are selected.The ballistic coefficients of the objects are estimated using the BSTAR data in TLEs,and the parameterized model is calibrated by solving a nonlinear least squares problem.Simulation results show that the prediction error is reduced using the proposed calibration algorithm. 展开更多
关键词 atmospheric density model two-line element(TLE)
原文传递
IGSO和MEO卫星用于TWSTFT的卫星运动误差研究
13
作者 任艳阳 周必磊 《航天器工程》 2011年第5期43-48,共6页
针对倾斜地球同步轨道(IGSO)和中高地球轨道(MEO)卫星用于卫星双向时间传递(TWSTFT)时的卫星运动所引入的误差进行了研究,并对IGSO和MEO卫星应用于TWSTFT的可行性进行了分析。首先推导了TWSTFT中的卫星运动误差公式,并利用两行根数(TLE... 针对倾斜地球同步轨道(IGSO)和中高地球轨道(MEO)卫星用于卫星双向时间传递(TWSTFT)时的卫星运动所引入的误差进行了研究,并对IGSO和MEO卫星应用于TWSTFT的可行性进行了分析。首先推导了TWSTFT中的卫星运动误差公式,并利用两行根数(TLE)对目前在轨的IGSO和MEO卫星的运动进行了计算,在此基础上对几个地面站间时间传递的卫星运动误差进行了仿真。仿真结果显示,由于卫星运动导致的卫星运动误差可达到10纳秒级,对于纳秒级精度的TWSTFT而言不可忽略,必须使用卫星定轨数据进行校正。使用精度优于1km的定轨数据校正后,可将卫星运动误差降低到1ns以下,满足纳秒级精度的时间传递需求。 展开更多
关键词 卫星 卫星双向时间传递 卫星运动误差 两行根数
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基于SGP4模型的卫星轨道计算 被引量:29
14
作者 刁宁辉 刘建强 +1 位作者 孙从容 孟鹏 《遥感信息》 CSCD 2012年第4期64-70,共7页
以TERRA卫星为例介绍两行元素轨道报的格式,采用SGP4模型计算TERRA卫星的卫星轨道,即卫星的实时位置和速度;并计算卫星相对于北京地面站的方位角和高度角。最后利用STK软件的模拟结果进行精度评价。结果表明,计算结果精度较高,具有实际... 以TERRA卫星为例介绍两行元素轨道报的格式,采用SGP4模型计算TERRA卫星的卫星轨道,即卫星的实时位置和速度;并计算卫星相对于北京地面站的方位角和高度角。最后利用STK软件的模拟结果进行精度评价。结果表明,计算结果精度较高,具有实际应用价值。 展开更多
关键词 TERRA 两行元素轨道报 SGP4模型 方位角 高度角
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基于TLE的空间目标碰撞预警计算 被引量:7
15
作者 王若璞 张浚哲 +1 位作者 郑勇 骆亚波 《测绘科学技术学报》 北大核心 2009年第4期269-271,275,共4页
地球轨道上数量日益增长的空间飞行物体对在轨航天器及人类航天活动构成了严重威胁。分析了空间目标两行轨道根数(TLE)的格式及构成;阐述了相应的SGP4/SDP4轨道近似解析解模型算法;提供了轨道坐标系和惯性坐标系之间的转换关系;利用TLE... 地球轨道上数量日益增长的空间飞行物体对在轨航天器及人类航天活动构成了严重威胁。分析了空间目标两行轨道根数(TLE)的格式及构成;阐述了相应的SGP4/SDP4轨道近似解析解模型算法;提供了轨道坐标系和惯性坐标系之间的转换关系;利用TLE数据和SGP4/SDP4模型进行了空间目标碰撞预警计算。该方法对于航天器初步威胁评估具有重要意义。 展开更多
关键词 空间目标 两行轨道根数 SGP4/SDP4模型 轨道预测 碰撞预警
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利用卫星两行轨道根数反演热层密度 被引量:8
16
作者 任廷领 苗娟 +1 位作者 刘四清 李志涛 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期426-433,共8页
两行轨道根数(TLEs)是基于一般摄动理论产生的用于预报地球轨道飞行器位置和速度的一组轨道参数,通过求解大气阻力微分方程,可反演出热层大气密度.本文选取近圆轨道CHAMP卫星和椭圆轨道Explorer 8卫星,以两行轨道根数数据为基础,计算反... 两行轨道根数(TLEs)是基于一般摄动理论产生的用于预报地球轨道飞行器位置和速度的一组轨道参数,通过求解大气阻力微分方程,可反演出热层大气密度.本文选取近圆轨道CHAMP卫星和椭圆轨道Explorer 8卫星,以两行轨道根数数据为基础,计算反弹道系数,并根据不同轨道特征采用两种不同反演方法对热层大气密度进行研究.结果表明,这两种方法反演得到的大气密度与实测值均符合较好,其中CHAMP卫星的反演结果和经验模式值相对于实测值的误差分别为7.94%和13.94%,Explorer 8卫星的误差分别为9.04%和14.32%.相比模式值,利用两行轨道根数数据反演的热层大气密度更接近于实测值,说明该方法可以作为获取大量可靠大气密度数据的一种有效途径. 展开更多
关键词 两行轨道根数 反弹道系数 近圆轨道和椭圆轨道 热层密度反演
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基于TLE数据的大气密度反演与校正
17
作者 张衷韬 张亚坤 王斌 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期54-64,共11页
用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大... 用于航天器轨道预报的热层密度模型普遍存在30%左右的误差,影响LEO卫星的精密轨道确定和载荷控制。基于低轨航天器平运动变化与大气密度的关系,使用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星TLE数据反演2003、2007年沿轨大气密度,通过比较反演值、模型值和实测值的关系分析误差产生原因,使用对数正态分布拟合密度比值。通过分析太阳辐射、地磁指数对大气密度变化的影响,提出一种基于空间环境指数的热层大气密度模型校正与预报方式。使用该方法对2003、2004、2007、2008年的MSIS86模型计算密度进行修正,将模型平均相对误差从33.33%~59.62%降低到11.55%~15.13%,太阳活动低年改进量是高年的1.5~2倍。对2009年经验模型结果进行预报校正,将预报误差降低36.49%,提高了模型精度。 展开更多
关键词 热层密度反演 MSIS-86大气模型 大气模型校正 两行轨道根数 空间环境指数
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基于Cesium的空间目标观测三维可视化平台 被引量:4
18
作者 李相迎 王建民 +2 位作者 冯兴浩 袁有林 周晓凡 《计算机系统应用》 2022年第8期108-114,共7页
为满足测站对空间目标的跟踪测量需求,针对现有的空间目标观测软件在三维可视化、跨平台能力和操作易用性等方面的不足,设计开发了基于Cesium的空间目标观测三维可视化平台.介绍了软件开发框架,利用两行轨道根数(TLE)和最新的简化常规... 为满足测站对空间目标的跟踪测量需求,针对现有的空间目标观测软件在三维可视化、跨平台能力和操作易用性等方面的不足,设计开发了基于Cesium的空间目标观测三维可视化平台.介绍了软件开发框架,利用两行轨道根数(TLE)和最新的简化常规摄动模型4(SGP4)进行轨道预报,结合空间坐标系转换,实现了空间目标的轨道计算、实时位置动态显示和测站可见性分析的平台功能,并通过卫星工具包(STK)对平台计算结果进行了验证.应用结果表明,该可视化软件操作使用方便,具有良好的跨平台性能,计算结果满足精度要求,为软件设计开发的可视化与实用性相结合提供了有益探索. 展开更多
关键词 CESIUM 目标观测 两行轨道根数(TLE) 简化常规摄动模型4(SGP4) 轨道预报 三维可视化
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高分七号卫星双线阵相机关键技术设计 被引量:2
19
作者 杨居奎 王长杰 +2 位作者 孙立 朱永红 黄颖 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2020年第3期61-67,共7页
光、机、热稳定性直接影响高分辨率、大比例尺测绘相机内外方位元素的稳定性,进而影响卫星地面定位精度和高程精度。文章介绍了高分七号1∶1万立体测绘卫星的主要载荷——双线阵立体测绘相机,为实现高稳定性在光学、结构、热控等方面采... 光、机、热稳定性直接影响高分辨率、大比例尺测绘相机内外方位元素的稳定性,进而影响卫星地面定位精度和高程精度。文章介绍了高分七号1∶1万立体测绘卫星的主要载荷——双线阵立体测绘相机,为实现高稳定性在光学、结构、热控等方面采用的设计手段,通过真实温度场的光、机、热联合仿真分析方法,结合在轨测试结果,证明该相机设计能够满足1∶1万比例尺高分辨率测绘所需的内、外方位元素稳定性要求。 展开更多
关键词 双线阵相机 关键技术 内方位元素 外方位元素 高分七号卫星
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利用预报误差分布拟合实现卫星历史轨道机动检测的方法 被引量:9
20
作者 李涛 黄昊 陈磊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期114-120,共7页
轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常,是空间态势感知的重点关注对象之一。为此,提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值,进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道... 轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常,是空间态势感知的重点关注对象之一。为此,提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值,进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道要素编目数据两两预报求差得到预报误差的样本数据后,利用期望最大化算法可以拟合得到以高斯混合模型表达的预报误差的概率分布模型;以此为基础,可以确定利用预报误差检测轨道参数异常编目值的门限;利用轨道机动与异常编目值之间的对应关系,最终实现机动检测。对典型活动卫星的机动检测结果表明,所提方法能够在准确检出历史机动事件的同时保持较低的误检率。 展开更多
关键词 机动检测 两行轨道要素 高斯混合模型 期望最大化算法
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