基于窄带雷达实测数据的空间目标物理特性反演

随着人类航天活动的增加，空间目标的数量不断增加，对空间目标的碰撞风险评估已经成为人类开展航天活动中不可回避的问题。在评估中需要分析目标的尺寸、运行状态等物理特性，降低虚警率，提高评估可信度。目标窄带雷达特性包含了丰富的目标信息，但目标物理特性反演存在着解不唯一、敏感于输入、实测引入测量误差等问题。针对这些问题，本项目通过理论研究和大量实测数据分析，利用已知目标进行反演模型研究和验证，实现对目标尺寸、翻滚周期、进动周期、章动角等物理特性的反演，形成一套比较完整、有效的空间目标窄带雷达物理特性反演方法，为空间目标碰撞风险评估提供窄带雷达反演的目标本质特征。

随着人类航天活动的增加，空间目标的数量不断增加，对空间目标的碰撞风险评估已经成为人类开展航天活动中不可回避的问题。在评估中需要分析目标的尺寸、运行状态等物理特性，降低虚警率，提高评估可信度。我国空间探测数据的主要来源仍然以地基窄带雷达为主。尽管窄带雷达的距离分辨率一般远大于目标尺寸，但仍可利用目标固有特性与反射信号随时间变化的规律来推演有关的特征信息。目标窄带雷达特性包含了丰富的目标信息，但目标物理特性反演存在着解不唯一、敏感于输入、实测引入测量误差等问题。.针对这些问题，本项目通过理论研究和大量实测数据分析，利用已知目标进行反演模型研究和验证，主要研究内容包括利用窄带雷达实测数据的空间目标几何特性反演；利用窄带雷达实测数据的空间目标自旋、翻滚运动特性反演；利用窄带雷达实测数据的空间目标进动周期、章动角等运动特性反演。通过本项目的研究，课题组利用窄带雷达实测数据实现了对空间目标尺寸、翻滚周期等物理特性的反演，形成了一套比较完整、有效的空间目标窄带雷达物理特性反演方法，课题组取得的重要结果主要包括：.1、针对通过对大批量空间目标RCS序列分析研究，提出了基于小波变换特征的空间目标姿态稳定性识别方法，对空间目标姿态稳定性识别正确率优于90%。.2、建立了空间目标动态电磁散射特性模型，提出了基于改进粒子群算法和电磁机理的空间目标多维尺寸估计方法，利用我国在轨卫星的RCS实测数据进行了实验验证，结果表明：对空间目标动态RCS预估均值误差优于5dB，对在轨卫星尺寸估计误差小于30%。.3、提出了一种基于非参数检验经验模态分解的周期估计方法，实现了对翻滚姿态空间目标翻滚周期的自动估计，估计误差优于10%。.4、提出了基于Viterbi的空间目标进动微多普勒瞬时频率提取方法，提取了空间目标进动周期和进动角，实测数据验证结果表明对空间目标进动周期和进动角的估计误差精度优于10%。.以上研究成果在我国空间试验、空间事件分析、在轨卫星故障抢救和在轨航天器碰撞预警规避等任务中得到了成功应用，为试验中空间目标物理特性分析识别提供了重要的技术支持，为我国在轨航天器碰撞风险评估提供了目标的物理信息。