(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 202211127203.8 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 魏承　邓志明　李佳航　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 赵艳华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06V 20/13(2022.01) (54)发明名称 一种基于天基观测的卫星轨道确定方法和 装置 (57)摘要 一种基于天基观测的卫星轨道确定方法和 装置， 涉及计算机仿真领域。 解决了国内的航天 仿真软件在精度和通用性方面都受到限制以及 Laplace方法和 Gauss方法在遇到几十秒甚至是 十余秒的极短弧问题时， 常常会因为求解方程时 的本征病态性导致与真值之间出现较大的误差 的问题。 所述方法包括： 采用Spacesim随机规划 并仿真两 条卫星轨道； 在所述追踪卫星轨道采用 观测卫星进行拍摄目标卫星， 获取目标卫星的系 列图像； 采用Opencv对所述获取目标卫星的系列 图像进行识别和处理， 确定所述观测卫星获取的 目标卫星的轨迹； 根据粒子群算法 处理所述观测 卫星获取的目标卫星的轨迹的短弧定轨问题， 确 定目标卫星轨道。 应用于天基观测领域。 权利要求书2页 说明书11页 附图5页 CN 115544648 A 2022.12.30 CN 115544648 A 1.一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特 征在于， 所述方法包括： 采用Spacesim随机规划并仿真两条卫星轨道； 所述一条卫星轨道为预测目标卫星轨 道， 另一条卫星轨道为追踪卫星轨道； 在所述追踪卫星轨道采用观测卫星 进行拍摄目标卫星， 获取目标卫星的系列图像； 采用Opencv对所述获取目标卫星的系列图像进行识别和处理， 确定所述观测卫星获取 的目标卫星的轨 迹； 根据粒子群算法处理所述观测卫星获取的目标卫星的轨迹的短弧定轨问题， 确定目标 卫星轨道。 2.根据权利要求1所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特征在于， 所述观 测卫星包括： 追踪卫星和相机； 所述相机的相机摆向为[1,0,0]， 视场全角为15 °， 俯仰分辨率为800像素， 方位分辨率 为800像素， 近平面具体为1m， 远平面具体为10 0000m， 俯仰角为180 °， 方位角为0 °。 3.根据权利要求1所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特征在于， 所述采 用Opencv 对所述获取目标卫星的系列图像进行识别和处 理， 具体方法为： 获取所述目标卫星的系列图像中每 个照片的灰度图， 并对灰度图做阈值 化处理。 4.根据权利要求1所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特征在于， 所述方 法还包括： 根据所述观测卫星获取的目标卫星的轨迹获取观测卫星到目标卫星的方向向 量， 具体为： 其中， R1为星体系到绝对坐标系的旋转矩阵， R2为绕y轴转动180 °的旋转矩阵， R3绕z轴 转动90°的旋转矩阵， fx、 fy、 cx、 cy为相机内参数， fx为相机x轴方向焦距， fy为相机y轴方向焦 距， cx为相机光心的x坐标， cy为相机光心的y坐标， x、 y、 z为观测卫星到目标卫星的方向向 量， (,v)为目标卫星的像素坐标。 5.根据权利要 求4所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特征在于， 所述fx、 fy、 cx、 cy根据透视相机参数与OpenGL相机内参数的转 化获取， 具体为： 其中， w为拍摄所得图像的水平方向像元个数， h为拍摄所得图像的水平方向像元个数， n为近平面距离， f为远平面距离， θ 为俯仰方向视场角。 6.根据权利要求1所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法,其特征在于， 所述确 定目标卫星轨道， 具体为： vi+1＝vi+C1×rand×(pbesti‑xi)+c2×rand×(gbesti‑xi)， xi+1＝xi+vi+1， 其中， vi为第i代粒子的速度， vi+1为第i+1代粒子的速度， c1和c2为需要调节的学习因 子， rand为介于(0,1)的随机数， pbesti为第i次迭代后单个粒子的搜索到的最佳位置， xi为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544648 A 2第i代粒子的当前位置， xi+1为第i+1代粒子的当前位置， gbesti为第i次迭代后粒子群搜索 到的最佳位置 。 7.一种基于天基观测的卫星轨道确定装置,其特 征在于， 所述装置包括： 卫星轨道规划单元， 用于采用Spacesim随机规划并仿真两条卫星轨道； 所述一条卫星 轨道为预测目标卫星轨道， 另一条卫星轨道为追踪卫星轨道； 目标卫星的系列图像获取单元， 用于在所述追踪卫星轨道采用观测卫星进行拍摄目标 卫星， 获取目标卫星的系列图像； 目标卫星的轨迹获取单元， 用于采用Opencv对所述获取目标卫星的系列图像进行识别 和处理， 确定所述观测卫星获取的目标卫星的轨 迹； 目标卫星轨道确定单元， 用于根据 粒子群算法处理所述观测卫星获取的目标卫星的轨 迹的短弧定 轨问题， 确定目标卫星轨道。 8.根据权利要求7所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定装置,其特征在于， 所述观 测卫星包括： 追踪卫星和相机； 所述相机的相机摆向为[1,0,0]， 视场全角为15 °， 俯仰分辨率为800像素， 方位分辨率 为800像素， 近平面具体为1m， 远平面具体为10 0000m， 俯仰角为180 °， 方位角为0 °。 9.一种计算机设备， 其特征在于： 包括存储器和处理器， 所述存储器中存储有计算机程 序， 当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时， 所述处理器执行权利要求 1‑6任一 项中所述的一种基于天基观测的卫星轨道确定方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 该计算机可读存储介质上存储有计算机程 序， 该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1 ‑6任一项所述的一种基于天基观测的 卫星轨道确定方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544648 A 3