基于地基光学观测的同步轨道卫星搜索、编目及特征识别研究

Geosynchronous satellite orbit is unique space and scarce resources. With the human space activities rapidly development, the geosynchronous satellite orbit situation awareness is highlight. As the near 36000km altitude, geosynchronous orbit situation awareness is limited by the Geometrical ground-based observation, especially the super large aperture telescope needs. So, this project based on the 1-meter large aperture telescopes network, which locate on nationally large span, use multi telescopes to observe the geosynchronous orbit cooperatively. The key technologies include multi-telescope timing synchronization, multi-telescope celestial positioning, multi-telescope relay measurement, multi-telescope image matching algorithm and multi-telescope initial orbit determination cooperation. Extract the geosynchronous orbit targets optical characteristics using the multi-telescope multi-angle photometry. Identify the uncorrected target (UCT) from the NORAD GEO targets catalogue. Concluding a new research approach of target searching, optical characteristics matching, and UCT cataloguing. The project will advance the geosynchronous satellite orbit situation awareness.

地球同步轨道是有限且及其重要国家战略资源，随着太空活动的日益频繁，同步轨道的态势感知重要性凸显。然而我国现有同步轨道观测存在大口径光学设备不足以及观测几何受限等问题。本项目提出利用地基大口径光学望远镜对同步轨道带进行搜索扫描观测，并再大跨度国土范围内组织多台站望远镜进行联合观测。利用天文定位和多站位置解算方法进行同步或接力引导联测，研究基于多站联合测量的图像匹配算法与联合定轨方法，基于实时公布的GEO编目数据库进行观测关联，提高关联的可信度，确定发现新目标。利用多站联测的多角度观测信息提取联合观测获得的光度特性，形成搜索-匹配-编目-特性识别的完整链路，实现对新目标的轨道编目和重要目标的特性编目，满足我国对同步轨道的监视需求。

地球同步轨道是有限且及其重要国家战略资源，随着太空活动的日益频繁，同步轨道的态势感知重要性凸显，在我国国土上空的同步轨道带已经部署了多种类的侦察和监视卫星，对我国的安全构成了现实和潜在的威胁。对该轨道类型卫星的研究不仅可以帮助确定潜在敌人的空间能力,还可以预测卫星轨道,对可能发生的碰撞和对己方空间系统的攻击进行告警等。然而我国现有同步轨道观测存在大口径光学设备不足、观测几何受限、覆盖性不足等问题。. 本项目提出利用地基大口径光学望远镜对同步轨道带进行搜索扫描观测, 研究搜索策划、目标定位与匹配、多台站轨道联测技术和特征识别技术，发现并编目未知目标，满足日益迫切的应用需求。在项目执行期内，项目组完成了同步轨道带搜索策略研究、大天区快速天文定位方法研究和多站位置解算方法研究进而实现单站搜索-位置解算-多站联测的同步或接力引导联测能力，并在大跨度国土范围内组织多台站望远镜进行联合观测；同时，针对多站联合测量的图像匹配算法、轨道关联与联合定轨方法进行了研究，并基于实时公布的GEO编目数据库进行数据匹配和观测关联，提高关联的可信度，实现了新目标的发现和定轨；最后，利用卫星的光度信息进行了特性分析研究，利用实测的卫星时序光变曲线可获取了卫星的光学散射截面、姿态稳定状态、翻滚周期等光度特性，形成搜索-匹配-编目-特性识别的完整链路，实现对新目标的轨道编目和重要目标的特性编目能力，相关研究成果可满足我国对同步轨道的监视需求。