http://bhxb.buaa.edu.cnjbuaa@buaa.edu.cnDOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0507基于角度转化的空间碎片测角数据精密定轨方法张耀1，2，3，刘静1，2，3，*(1.中国科学院国家天文台，北京100101；2.中国科学院大学天文与空间科学学院，北京100049；3.平湖实验室，嘉兴314200)摘要：空间碎片对在轨卫星的影响日益增大，持续确定和更新空间碎片轨道日益受到重视。基于角度转化思想，提出了一种空间碎片测角数据精密定轨方法。基于常用的两行根数（TLE）数据应用需求，根据差分思想建立基于SGP4/SDP4预报模型的TLE精密定轨方法；以赤经-赤纬数据为典型场景，分析原始定义法、赤经投影法的优缺点；提出将常规双元素角度资料转化为三元素角度资料的角度转化法。仿真结果表明：当观测数据较多集中于测站天顶方向时，角度转化法能够将精密定轨收敛速度提高25%，轨道精度提高2～10倍。关键词：精密定轨；空间碎片；测角数据；SGP4/SDP4；两行根数中图分类号：P135文献标志码：A文章编号：1001-5965（2023）07-1600-06随着航天活动的日益频繁，在轨空间碎片编目数量已经超过23000颗，严重影响了在轨卫星的安全运行[1]。中国卫星每年遭遇的空间碎片近距离接近事件达到了近400次。确定和持续更新空间碎片轨道，预警空间碎片碰撞风险日益受到重视。空间碎片轨道确定指根据雷达、望远镜及其他观测设备的观测数据，确定其轨道，一般分为初轨确定和精密定轨2种。初轨确定指在无先验信息的情况下，根据一个观测弧段确定轨道[2]。精密定轨指在初始轨道的基础上，利用多段观测数据，考虑复杂的动力学模型，对初始轨道进行改进，获取精确的轨道根数。定轨结果的精度和收敛速度是评价精密定轨方法的重要指标。影响精密定轨结果的因素很多，如观测弧段分布、数据密度、状态转移矩阵计算、观测数据精度、轨道预报模型、定轨权重和观测量处理形式等。数据密度和观测弧段分布对定轨结果影响较大，当两者合理分布时，稀疏弧段的定轨效果可以达到全监测数据按照相同密度平均覆盖整个定轨时间段的定轨效果[3]。状态转移矩阵的计算形式有数值积分形式和分析法形式，这2种形式对精密定轨的精度不会产生实质影响，但会影响精密定轨的计算效率[4]。精密定轨的基本弧段需求为3段以上，且最好跨越2个轨道周期[5]，采用的轨道预报模型需与观测数据精度相匹配[6-9]。国外主要针对观测数据精度和轨道预报模型对精密定轨的影响进行了系统性分析，美国国家研究委员会于2012年发布的评估报...
