一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及空間目標監(jiān)測預警領域，更具體地涉及一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌 道識別方法，用于判斷目標天體軌道屬于小行星還是人造地球衛(wèi)星。
【背景技術】
[0002] 使用地基光學望遠鏡進行觀測時，拍攝的圖像中包括了星系、恒星、太陽系內(nèi)的各 大行星、小行星、彗星等自然天體以及人造地球衛(wèi)星和空間碎片等人造天體。通過圖像我 們可以獲得天體的方向信息，通常用赤經(jīng)和赤煒兩個測角量來描述。一般而言，可以通過 視向角速度（以下簡稱角速度）來區(qū)分圖像中各類目標：在慣性坐標系下，太陽系外天體 (星系、星團、系外恒星等）的指向在幾天的觀測中均可視為是不動的，對于系內(nèi)天體，通常 人造天體（人造地球衛(wèi)星和空間碎片）的角速度通常比自然天體（各大行星、小行星、彗星 等）的角速度大一到兩個量級。但是，同樣存在部分近地小天體而言，其角速度有可能與高 軌衛(wèi)星（或碎片）的角速度在同一量級，甚至更小一些，因此，針對這些太陽系內(nèi)移動目標 的觀測數(shù)據(jù)，需要一定的方法來區(qū)分其類別，判斷其屬于繞日運動的小行星還是繞地運動 的人造地球衛(wèi)星。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述技術問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道 識別方法，以簡捷方便地識別出該目標天體軌道是屬于小行星還是人造天體，如人造地球 衛(wèi)星或空間碎片。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0005] 一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1，利用目標天體的一組連續(xù)測角數(shù)據(jù)，通過差分法計算觀測角度隨時間的變 化率，作為下一步計算所用的數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟2,利用所述測角數(shù)據(jù)及其變化率，計算所述目標天體相對于觀測設備的角速 度；
[0008] 步驟3,將所述目標天體所述測角數(shù)據(jù)所表示的軌道弧段的角速度與給定的閾值 比較，初步判斷所述測角數(shù)據(jù)屬于小行星、人造地球衛(wèi)星還是待定，若為待定則跳轉(zhuǎn)到步驟 4,否則輸出結(jié)果，流程結(jié)束；
[0009] 步驟4,利用編目的人造地球衛(wèi)星的軌道根數(shù)進行觀測預報，比較各觀測歷元的理 論計算值和實測值，若誤差足夠小則判定所述測角數(shù)據(jù)屬于該人造地球衛(wèi)星，否則所述測 角數(shù)據(jù)屬于小行星。
[0010] 其中，步驟1包括；
[0011] (1)首尾點變化率的計算：
[0012] 將觀測序列按時間升序排列，記為Kti, ai，Si) Ii = 1，...，N}，其中N表示此觀 測序列的點數(shù)，（tp a i，Si)表示第i個點的歷元、赤經(jīng)和赤煒；首尾點的變化率用相鄰兩 點的觀測值差分計算，公式如下：
【主權項】
1. 一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，包括w下步驟： 步驟1，利用目標天體的一組連續(xù)測角數(shù)據(jù)，通過差分法計算觀測角度隨時間的變化 率，作為下一步計算所用的數(shù)據(jù)； 步驟2,利用所述測角數(shù)據(jù)及其變化率，計算所述目標天體相對于觀測設備的角速度； 步驟3,將所述目標天體所述測角數(shù)據(jù)所表示的軌道弧段的角速度與給定的闊值比較， 初步判斷所述測角數(shù)據(jù)屬于小行星、人造地球衛(wèi)星還是待定，若為待定則跳轉(zhuǎn)到步驟4,否 則輸出結(jié)果，流程結(jié)束； 步驟4,利用編目的人造地球衛(wèi)星的軌道根數(shù)進行觀測預報，比較各觀測歷元的理論計 算值和實測值，若誤差足夠小則判定所述測角數(shù)據(jù)屬于該人造地球衛(wèi)星，否則所述測角數(shù) 據(jù)屬于小行星。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中步驟1包括； (1) 首尾點變化率的計算： 將觀測序列按時間升序排列，記為{(ti，a1，5 1)|i= 1，…，N}，其中N表示此觀測序 列的點數(shù)，（ti，a1，5 1)表示第i個點的歷元、赤經(jīng)和赤紳；首尾點的變化率用相鄰兩點的 觀測值差分計算，公式如下：
(2) 中間點變化率的計算； 中間點的變化率用其前后兩點的觀測值差分得到，公式如下：
上述公式中味，為'依次表示赤經(jīng)和赤紳觀測量的變化率。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中步驟1中所述的 一組連續(xù)測角數(shù)據(jù)來自于光學望遠鏡、射電望遠鏡或雷達設備的觀測數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中步驟2包括： 用依次表示第i個點的歷元、赤經(jīng)、赤紳、赤經(jīng)變化率、赤紳變化率及 角速度，其中i為從1到N之間的自然數(shù)，N表示此觀測序列的點數(shù)；角速度的計算公式如 下：
用上式逐一計算出各點的角速度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中步驟3包括： (1)確定篩選闊值 根據(jù)實際需要選定上界闊值Nup和下界闊值Nd。，。； 似篩選 將通過步驟2計算得到的各時刻的角速度按升序排列并選出最大值nm"，然后將其與 選定的闊值Nup和Nd。?比較諾nm">Nup則該弧段屬于人造地球衛(wèi)星，輸出結(jié)果，流程結(jié)束； 若Nd。，。則該弧段屬于小行星，輸出結(jié)果，流程結(jié)束；若n介于兩個闊值之間則將其 歸類為待定并跳轉(zhuǎn)到步驟4。
6. 根據(jù)權利要求5所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中所述闊值取值 為：上界闊值Nup=10" /s;下界闊值NdD"=〇. 1" /s。
7. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中步驟4包括： 逐一選取所有高軌人造地球衛(wèi)星的最新編目軌道數(shù)據(jù)進行軌道預報，得到在各觀測歷 元時刻衛(wèi)星的星歷，進而綜合觀測設備的坐標，算出在各觀測歷元時刻赤經(jīng)和赤紳量的理 論值，然后通過與實測值的比較統(tǒng)計得到絕對誤差的平均值X，最后比較X與關聯(lián)闊值y，若 X<y則認為所述測角數(shù)據(jù)與此衛(wèi)星關聯(lián)成功，輸出結(jié)果，流程結(jié)束，否則屬關聯(lián)失??； 若所述測角數(shù)據(jù)與所有高軌人造地球衛(wèi)星均關聯(lián)失敗，則判定其屬于近地小行星。
8. 根據(jù)權利要求7所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中所述人造地球衛(wèi) 星的最新編目軌道數(shù)據(jù)為根數(shù)歷元最接近觀測弧段的軌道數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權利要求7所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中所述人造地球衛(wèi) 星的最新編目軌道數(shù)據(jù)還包括空間碎片的軌道數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權利要求1所述的基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，其中在確定所述測 角數(shù)據(jù)屬于小行星時，將所述測角數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)上的小行星數(shù)據(jù)庫，并與其中數(shù)據(jù)進 行比對，W判斷是否登記在冊，如果未登記則提交登記和命名申請。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于測角數(shù)據(jù)的小行星軌道識別方法，包括：變化率計算，即測角數(shù)據(jù)隨時間變化率的計算；角速度計算；角速度篩選，將當前觀測弧段的角速度與給定的閾值比較，初步判斷該段數(shù)據(jù)屬于小行星、人造地球衛(wèi)星還是待定；關聯(lián)判斷，利用編目的人造地球衛(wèi)星的軌道根數(shù)進行觀測預報，比較各觀測歷元的理論計算值與實測值，若誤差足夠小則判定為屬于該人造地球衛(wèi)星，否則該弧段屬于小行星。本發(fā)明的方法簡便易行，可適用于與天文觀測相關的多個研究領域，可適用于近地小行星的快速識別，為后續(xù)工作爭取寶貴的預警及應急時間。
【IPC分類】G01P3-00, G01C1-00
【公開號】CN104792299
【申請?zhí)枴緾N201510164571
【發(fā)明人】楊志濤, 劉靜
【申請人】中國科學院國家天文臺
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月9日