(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211359457.2 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 宁波天巡科技有限公司 地址 315048 浙江省宁波市高新区院士 路 66号创业大厦2号楼4- 579 (72)发明人 胡松杰　王磊　吴晓进　顾露艳　 翁浩哲　申敬松　赵亮　李军　 (74)专利代理 机构 北京方安思达知识产权代理 有限公司 1 1472 专利代理师 张红生　武玥 (51)Int.Cl. B64G 1/24(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种基于轨道和空间环境数据的卫星变轨 检测方法及系统 (57)摘要 本发明属于太空中的空间交通管理及大数 据技术领域， 尤其涉及一种基于轨道和空间环境 数据的卫星变轨检测方法及系统， 该方法根据卫 星变轨方式的特点和卫星轨道摄动特征， 选择卫 星轨道半长轴和倾角的平根数预报残差为卫星 变轨检测变量， 并利用卫星轨道高度相近的空间 目标历史轨道数据和空间环境参数， 训练生成空 间环境平静期和扰动期的卫星变轨检测阈值； 在 检测过程中， 根据卫星当前轨道根数， 计算后续 轨道历元时刻半长轴和倾角的平 根数预报残差， 按照预报期间空间环境状态， 采用n ‑σ准则对平 根数预报残差进行检测分析， 并进行阈值更新处 理， 实现对卫星变 轨行为的高效检测。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115402539 A 2022.11.29 CN 115402539 A 1.一种基于 轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 所述方法包括： 步骤S1） 从历史数据中获取与待检测卫星轨道高度相近的目标历史轨道数据和空间环 境数据， 以卫星轨道半长轴和倾角的平根数预报残差为卫星变轨检测变量， 分别生成空间 环境平静期和扰动期的卫星变轨检测阈值的训练样本集； 步骤S2） 基于训练样本集， 分别生成空间环境平静期和扰动期的卫星变轨检测阈值， 分 别包括卫星轨道半长轴和倾角的卫星变轨检测阈值； 步骤S3） 根据待检测卫星当前轨道数据， 分别计算待检测卫星在后续N组对应历元时刻 的半长轴和倾角的平根数预报值， 并求出与该卫星实际平根数之差， 形成包括N组检测变量 的检测变量 集； 步骤S4） 根据检测变量集， 采用n ‑σ 准则对待检测卫星进行变轨检测， 并用无变轨的轨 道数据进行阈值更新处 理。 2.根据权利要求1所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于， 所述步骤S1） 包括： 步骤S1‑1） 根据预先设定的近地点高度差阈值 和远地点高度差阈值 ， 获取与待检 测卫星轨道高度相近的编目 目标集； 步骤S1‑2） 获取编目目标集中各目标在设定历史时间段内的轨道数据和空间环境数 据； 所述轨道数据为基于时间的序列， 包括多组； 所述空间环境数据包括地磁Kp指数和/或 Ap指数； 步骤S1‑3） 构建空间环境平静期和扰动期卫星变轨检测阈值的训练样本集。 3.根据权利要求2所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于， 所述步骤S1‑1） 具体包括： 根据待检测卫星sat的近地点高度 和远地点高度 ， 检索出由所有满足以下条 件的编目 目标j构成轨道高度相近的目标集： 式中， 和 分别为检索出的编目 目标j的近地点高度和远地 点高度。 4.根据权利要求2所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于， 所述S1‑3） 具体包括： 对于步骤S1 ‑2） 获取的各目标的每组轨道数据， 利用平根数预报法计算后续最大预报 时长内所有轨道数据历元时刻的半长轴平根数 预报值和倾角平根数 预报值； 由半长轴平根数预报值和倾角平根数预报值， 结合后 续轨道数据中的半长轴和倾角的 平根数实际值， 分别计算偏差， 得到半长轴的平根数 预报残差和倾角的平根数 预报残差； 检索预报时段内的地磁Kp指数或Ap指数， 若Kp≥5或Ap≥50， 则为空间环境扰动期， 反 之为空间环境平静期； 分别构建空间环境平静期和扰动期卫星变轨检测阈值的训练样本 集， 训练样本集中每一组数据包括预报时长、 半长轴和倾角的平根数 预报残差 。 5.根据权利要求1所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115402539 A 2所述步骤S2） 包括： 步骤S2‑1） 建立误差传播模型： 式中， 和 分别为当前时刻轨道的半长轴和倾角的平根数预报残差， 和 分 别为初始历元时刻的轨道半长轴和倾角的平根数误差， 和 分别为轨道半长轴和倾角 的平根数误差传播系数， 为从初始历元时刻到当前时刻的时长； 为半长轴误差传播 的噪声， 为倾角误差传播的噪声； 步骤S2‑2） 分别利用空间环境平静期和扰动期卫星变轨检测阈值的训练样本集， 基于 最小二乘法， 拟合得到平静期的模型系数( ） 和扰动期的模型系数( )， 以及各自相应的精度( ） 和 （ ） ； 步骤S2‑3） 根据以下两式分别确定空间环境平静期的轨道半长轴变轨检测初始阈值( )和倾角变轨检测初始阈值( )， 扰动期的轨道半长轴变轨检测初始阈值( )和倾角变轨检测初始阈值( )： 。 6.根据权利要求5所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于， 所述步骤S3） 包括： 对待检测卫星拟进行变轨检测时段的某组轨道数据， 通过平根数预报方法计算该卫星 在后续最大预报时长内最多N组轨道历元时刻的半长轴和 倾角的平根数预报值， 并求出与 平根数实际值之差即平根数 预报残差， 得到检测变量 集： , ，…， ，…， ； 其中， ； 检索各预报时刻的地磁Kp指数和/或Ap指数， 确定各时段的空间环境活动状况。 7.根据权利要求6所述的基于轨道和空间环境数据的卫星变轨检测方法， 其特征在于， 所述步骤S4） 包括： 步骤S4‑1） 若检测变量集中所有检测变量均满足相应空间环境状况下的判据， 则判定 当前组卫星轨道历元与后续第一组轨道历元之间存在变轨行为； 转至步骤S4 ‑4） ； 步骤S4‑2） 若第一组检测变量满足判据， 而后续其他组检测变量不符合判据， 则判定后 续第一组轨道数据异常， 从后续待检轨道数据 序列中剔除该组轨道数据； 转至步骤S4 ‑4） ； 步骤S4‑3） 利用误差传播模型， 用这N组预报残差数据进行Kalman滤波， 更新对应空间 环境状态的误差传播模型的模型系数和精度， 更新检测阈值； 步骤S4‑4） 完成对待检测卫星某组轨道数据的变轨检测。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115402539 A 3