針對(duì)非合作空間目標(biāo)軌道狀態(tài)的不確定性,提出一種基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的空間目標(biāo)軌道狀態(tài)動(dòng)態(tài)推理方法。首先建立了空間目標(biāo)軌道狀態(tài)語(yǔ)義模型,明確了軌道狀態(tài)與軌道類(lèi)型、軌道變化間的語(yǔ)義關(guān)系;其次,分析了軌道狀態(tài)的特性,構(gòu)建了軌道變化中共面變軌和異面變軌的等級(jí)劃分方法;然后,基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立空間目標(biāo)軌道狀態(tài)推理模型,利用空間目標(biāo)軌道類(lèi)型、軌道變化和軌道狀態(tài)之間的關(guān)系,推理軌道狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程;最后,以不同軌道類(lèi)型的空間目標(biāo)為案例對(duì)提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證,并與實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種空間目標(biāo)軌道狀態(tài)動(dòng)態(tài)推理方法能夠?qū)哂胁淮_定性的軌道狀態(tài)進(jìn)行推理,獲取軌道狀態(tài)的變化過(guò)程。構(gòu)建的空間目標(biāo)軌道狀態(tài)動(dòng)態(tài)推理方法能夠?yàn)檫M(jìn)一步的決策提供支持和輔助。 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,47(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

空間目標(biāo)軌道狀態(tài)語(yǔ)義模型

基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的空間目標(biāo)軌道狀態(tài)推理模型如圖2所示。其中，軌道狀態(tài)為狀態(tài)序列，無(wú)法直接獲��；軌道類(lèi)型、共面變軌和異面變軌是觀測(cè)序列，可直接獲取。軌道類(lèi)型包括同步地球軌道、中地球軌道和低地球軌道，軌道變化程度包括H、M和L 3個(gè)等級(jí)，軌道狀態(tài)分為軌道擾動(dòng)、軌道維持和軌道轉(zhuǎn)移。推理模型按照軌道星歷數(shù)據(jù)的歷元時(shí)間為時(shí)間軸展開(kāi)，各個(gè)時(shí)間片表示對(duì)當(dāng)前歷元時(shí)間軌道狀態(tài)的推理。為避免軌道根數(shù)誤差的影響，充分反映軌道變化與軌道狀態(tài)的關(guān)系，時(shí)間片中的推理數(shù)據(jù)為從時(shí)間片當(dāng)前時(shí)刻起，連續(xù)m組的星歷數(shù)據(jù)。有方向的連線表示節(jié)點(diǎn)之間的影響關(guān)系，通過(guò)條件概率表表示。利用前一時(shí)間片推理結(jié)果和當(dāng)前時(shí)間片的軌道變化數(shù)據(jù)，結(jié)合條件概率表，推理模型可以對(duì)各個(gè)時(shí)間片中的推理結(jié)果進(jìn)行累積，最終獲取軌道狀態(tài)及其變化過(guò)程。軌道狀態(tài)隨時(shí)間轉(zhuǎn)移，并影響下一時(shí)刻的軌道狀態(tài)，進(jìn)而可以推理出空間目標(biāo)軌道狀態(tài)的變化。2.3.3 推理步驟

圖3(a）為AEOLUS衛(wèi)星軌道狀態(tài)變化情況。在軌運(yùn)行期間，AEOLUS衛(wèi)星軌道擾動(dòng)狀態(tài)的概率逐漸減小，而軌道轉(zhuǎn)移的概率逐漸變大，并在第5時(shí)間片附近達(dá)到最大值0.624 5。隨后從第6時(shí)間片開(kāi)始，逐漸恢復(fù)到軌道擾動(dòng)概率較大的狀態(tài)。其中，第5和第6時(shí)間片的星歷數(shù)據(jù)歷元時(shí)間分別為2019-09-02 01:07:54和2019-09-02 12:03:43。從圖3(a）中AEOLUS衛(wèi)星的軌道狀態(tài)推理結(jié)果可以獲悉，其在第5和第6時(shí)間片以較大概率進(jìn)行了一次軌道轉(zhuǎn)移。在實(shí)際情況中，2019年9月2日AEOLUS衛(wèi)星為了避免與SpaceX的Starlink 44發(fā)生碰撞，執(zhí)行了軌道機(jī)動(dòng)，以提高軌道高度來(lái)進(jìn)行規(guī)避，與圖3(a）中推理結(jié)果相符。圖3(b）為NAVSTAR 64衛(wèi)星軌道狀態(tài)變化情況。從推理結(jié)果可以看出，NAVSTAR 64主要處于軌道擾動(dòng)狀態(tài)。在第1時(shí)間片，軌道擾動(dòng)的概率較大，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離任務(wù)軌道，需要進(jìn)行軌道維持，因此從第2到第7時(shí)間片，軌道維持狀態(tài)的概率有所上升。隨后，從第7時(shí)間片開(kāi)始，NAVSTAR 64衛(wèi)星停止進(jìn)行軌道維持，軌道維持狀態(tài)的概率下降，而軌道擾動(dòng)狀態(tài)的概率逐漸上升。事實(shí)上，NAVSTAR 64作為導(dǎo)航衛(wèi)星，其對(duì)軌道機(jī)動(dòng)的需求較少，但是在軌運(yùn)行期間會(huì)收到各種外部環(huán)境的擾動(dòng)，需要在受到軌道擾動(dòng)后進(jìn)行軌道維持，圖3(b）中NAVSTAR 64的在軌運(yùn)行狀態(tài)與其在軌運(yùn)行狀態(tài)基本相符。


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