利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2026106148151
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-25
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,包括:获取空间目标在测站可见弧段内的实测多普勒序列及实测多普勒序列的时间戳集合;

基于空间目标的双行轨道根数和实测多普勒序列的时间戳集合,通过SGP4轨道预报模型,获取与所述测站对应的理论多普勒序列;

将所述理论多普勒序列与所述实测多普勒序列进行时间基准对齐,得到附加了时域平移量的理论多普勒序列;

构建以时域平移量为自变量,多普勒序列残差平方和为优化目标的代价函数模型,利用寻优算法对所述代价函数模型进行全局搜索,获取最优时间偏差;

保持空间目标的双行轨道根数不变,基于所述最优时间偏差补偿预报时间,用于解算补偿时刻位置,生成预设步长查询时序,批量求解并输出连续三维轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,基于空间目标的双行轨道根数和实测多普勒序列的时间戳集合,通过SGP4轨道预报模型,获取与所述测站对应的理论多普勒序列,包括:利用SGP4轨道预报模型解析空间目标的双行轨道根数,输出空间目标在真赤道平春分点惯性坐标系下的位置矢量和速度矢量;

基于坐标系旋转变换矩阵将空间目标在真赤道平春分点惯性坐标系下的位置矢量和速度矢量转换为空间目标在测站地心地固坐标系下的位置向量和速度向量;

基于多普勒效应,根据空间目标在测站地心地固坐标系下的位置向量和速度向量计算所述理论多普勒序列,其表达式为:;

其中, 为理论预报第j个采样点的时间戳; 为 时刻的径向相对速度;

和 分别为空间目标在 时刻地心地固坐标系下的位置矢量和速度矢量; 为测站在地心地固坐标系下的三维坐标矢量; 为理论预报多普勒频移;为光速常数; 为测站设备的载波频率。

3.根据权利要求2所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,基于分段三次样条插值算法将所述理论多普勒序列与所述实测多普勒序列进行时间基准对齐,得到附加了时域平移量的理论多普勒序列,并对附加了时域平移量的理论多普勒序列进行重采样拟合,拟合表达式为:;

其中, 为设定的时域平移量; 为所述实测多普勒序列中第i个采样点的时间戳;

为经过时域平移 且重采样至时刻 处的理论预报径向速度拟合值;

为预报时刻集合; 为由理论预报多普勒序列转换得到的理论预报径向速度集合; 为分段三次样条插值函数。

4.根据权利要求3所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,以时域平移量为自变量,多普勒序列残差平方和为优化目标的代价函数模型,表示为:;

其中, 为时域平移量为 时的目标代价函数值;N为实测序列在有效比较弧段内的时间戳总数量; 为实测多普勒序列在时刻 对应的实测径向速度。

5.根据权利要求4所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,利用寻优算法对所述代价函数模型进行全局搜索,获取最优时间偏差,具体为:;

其中, 为求解得到的最优时间偏差; 为参数求解算子,表示在给定的连续时间寻优搜索区间 内,寻找使 达到全局最小值的 ,将此 记为 ;所述全局搜索采用无导数一维连续区间最优化算法。

6.根据权利要求5所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,解算补偿时刻位置,具体为:;

其中, 为用户输入的待查询预报时刻; 为未作任何参数修改的原始双行轨道根数; 为SGP4轨道预报解算函数; 为补偿后的空间目标三维位置矢量。

7.根据权利要求6所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,所述三维轨迹,具体为:;

其中, 为构建的连续待查询时间序列,为高时间分辨率起始时刻, 为高时间分辨率步长, 为查询序列总步数; 为连续输出的高时间分辨率补偿三维位置轨迹矢量序列。

8.根据权利要求7所述的基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿方法,其特征在于,在输出控制环节采用基于混合休眠的高精度实时调度机制,具体包括:计算当前输出帧的理论触发时刻与系统当前实际时刻之间的时间差值;

若所述时间差值大于预设的时间抖动阈值,则调用休眠函数释放CPU资源,用于提升系统的时钟调度粒度;

若所述时间差值小于或等于预设的时间抖动阈值,则保持线程激活状态并进入自旋锁死循环,在自旋锁死状态下读取硬件时钟,直至所述实际时刻精确到达所述理论触发时刻,代入最优时间偏差 进行时域补偿,通过批量代数解算SGP4轨道,触发当前帧对应的三维轨迹数据输出。

9.一种基于多普勒序列匹配的空间目标轨道预报时间偏差补偿系统,其特征在于,包括:数据获取模块,用于获取空间目标在测站可见弧段内的实测多普勒序列及实测多普勒序列的时间戳集合;

序列构建模块,用于基于空间目标的双行轨道根数和实测多普勒序列的时间戳集合,通过SGP4轨道预报模型,获取与所述测站对应的理论多普勒序列;

基准对齐模块,用于将所述理论多普勒序列与所述实测多普勒序列进行时间基准对齐,得到附加了时域平移量的理论多普勒序列;

寻优解算模块,用于构建以时域平移量为自变量,多普勒序列残差平方和为优化目标的代价函数模型,利用寻优算法对所述代价函数模型进行全局搜索,获取最优时间偏差;

高频补偿模块,用于保持空间目标的双行轨道根数不变,基于所述最优时间偏差补偿预报时间,用于解算补偿时刻位置,生成预设步长查询时序,批量求解并输出连续三维轨迹。