一种中低轨卫星的跟踪方法与流程

本发明涉及计算机软件与光电跟踪领域，具体涉及对中低轨卫星的跟踪方法。

背景技术：

随着科学技术的进步，卫星作为获取各种信息的重要手段，收集重要情报的主要来源，不断被各国青睐。与此同时，对卫星的跟踪测量、维护以及控制成为了一个新的研究重点。光电测量设备因其高精度的跟踪测量能力，成为对卫星进行跟踪测量的重要工具。

目前，国内对卫星的跟踪测量过程主要包括获取卫星的预报数据，引导设备实现对目标的捕获，当卫星进入设备视场内后，开始对目标进行捕获，切换电视自动跟踪，完成对卫星的跟踪测量。然而在实际工作过程中发现，自动跟踪过程中，原始的脱靶量闭环自动跟踪，受背景亮度及噪声等方面的影响，经常会出现目标短时间无法提取的情形，尤其是当卫星进入云团或是光轴与太阳夹角太小导致ccd无法成像时，目标长时间无法提取，最终导致目标丢失，因此无法继续完成跟踪测量工作。

技术实现要素：

本发明为解决现有光学跟踪过程中暗弱目标脱靶量提取不稳定导致的目标丢失问题，提供一种中低轨卫星的跟踪方法。

一种中低轨卫星的跟踪方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、根据伺服控制系统反馈的引导转台方位俯仰数据和图像处理系统反馈的目标脱靶量数据，获取目标跟踪测量数据；

步骤二、判断步骤一获取的目标跟踪测量数据与当前帧数据的偏差值是否在±3σ之间，如果否，则判定跟踪的数据无效，外推当前帧数据，并将所述外推当前帧数据作为有效数据，执行步骤三；如果是，则判定跟踪的数据有效，执行步骤三；σ为光电跟踪设备的跟踪精度；

步骤三、记录步骤二给出的有效数据，采用记录的有效数据外推下一帧数据，并将所述外推下一帧数据发送给伺服控制系统引导转台，返回执行步骤一；直到跟踪过程结束。

本发明的有益效果：本发明所述的跟踪方法去除了以往的电视自动跟踪，取而代之的是使用实际跟踪测量数据进行轨迹外推来引导设备实现对卫星的全程数据引导跟踪。本方法增加了跟踪的稳定性，保证卫星跟踪测量工作的可靠实施；同时对于长时间目标丢失的情形，只要事先获取的实际跟踪数据足够长，便可以外推出高精度长时间的预测数据，当目标再次出现在视场中时，仍然可以保证在视场中心附近，继续进行跟踪测量，最大化的为跟踪测量工作提供更加完整的，可靠的测量数据。

附图说明

图1为本发明所述的一种中低轨卫星的跟踪方法的系统硬件结构图。

图2为本发明所述的一种中低轨卫星的跟踪方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，一种中低轨卫星的跟踪方法，基于一套软件系统嵌入在光电跟踪设备的主控软件之中，取消原有的发送自动跟踪命令给伺服控制系统，使用实际跟踪的测量数据外推卫星轨迹，引导设备完成对卫星的精确跟踪过程。

一、硬件技术

结合图1，本实施方式在硬件方面保持整个光电跟踪设备原有的配备，即硬件部分由一台工业控制计算机和一块多串口卡组成。工业控制计算机用于运行主应用程序，一路rs422串口用于与伺服控制系统通讯，另一路rs422串口用于与图像处理系统的通讯，还有一路rs232串口用于接收同步脉冲触发信号，用于与整个光电跟踪设备保持同步。

二、软件技术

本实施方式的软件建立在windowsxp操作系统之上，在vc++6.0平台上建立主应用程序，实现软件系统的设计与开发。

本实施方式的前置条件为：光电跟踪设备正常启动；使用预报数据引导设备调转；目标进入视场，并且稳定捕获；在主控界面上点击“跟踪”按钮，启动本软件系统。

该软件的工作流程结合图2；其具体流程为：

1)接收伺服控制系统反馈的转台方位俯仰数据和图像处理系统反馈的目标脱靶量数据，获取目标跟踪测量数据并存储；

2)根据已经存储的跟踪测量数据判断当前帧数据是否有效；如果跟踪测量数据与当前帧数据的偏差值在±3σ之间认为跟踪数据有效，否则认为跟踪数据无效。

3)如果有效，则记录当前数据；

4)如果无效，则使用已经记录的数据外推当前帧数据，并存储该外推数据作为当前帧数据；

5)外推下一帧引导数据；

6)将外推的下一帧引导数据发送给伺服控制系统引导转台；

7)返回步骤1)，直到跟踪测量过程结束。

本实施方式采用的外推算法是基于时间修正的改进拉普拉斯方法进行轨道外推。

技术特征：

技术总结
一种中低轨卫星的跟踪方法，涉及计算机软件与光电跟踪领域，解决现有光学跟踪过程中暗弱目标脱靶量提取不稳定导致的目标丢失问题，根据伺服控制系统反馈的引导转台方位俯仰数据和图像处理系统反馈的目标脱靶量数据，获取目标跟踪测量数据；判断获取的目标跟踪测量数据与当前帧数据的偏差值是否在±3σ之间，如果否，则判定跟踪的数据无效，外推当前帧数据，将外推当前帧数据作为有效数据，如果是，则判定跟踪的数据有效，记录有效数据，采用记录的有效数据外推下一帧数据，并将所述外推下一帧数据发送给伺服控制系统引导转台继续跟踪，直到跟踪过程结束。本发明最大化的为跟踪测量工作提供更加完整的，可靠的测量数据。

技术研发人员：崔爽;曹立华;耿爱辉;于国权;方艳超
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2017.06.30
技术公布日：2017.10.20