CN117387636B - 一种空间目标轨道确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种空间目标轨道确定方法及装置。所述方法包括：获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据；计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据第一关联值确定待定空间目标是否为已知空间目标；若待定空间目标不是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，确定待定空间目标的待定轨道，并计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功；若待定轨道与历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。能够在无需配置空间目标专用监视系统的情况下进行空间目标轨道确定。
Description
技术领域
本发明涉及空间观测技术领域，特别是涉及一种空间目标轨道确定方法及装置。
背景技术
当前近地空间中存在大量的空间目标，如空间中设备（包括航天器等）的碎片，这些空间目标广泛分布在地球的高中低轨道区域，而当前已编目的空间目标仅占总数的1%不到。随着航天活动的持续，空间目标的数目还在并将持续增加，航天器将面临越来越严峻的空间环境。无论是开展碰撞预警、碰撞规避、还是目标清除，进行空间目标编目是基础，因此建立更大规模的空间目标编目库具有非常重要的实际意义。
空间目标的编目需要多台空间目标监视设备组成监视系统获取观测数据，从而确定空间目标的轨道。但此种确定方式需要配置专用的监视系统，造成额外的成本投入。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种空间目标轨道确定方法及装置，以在无需配置监视系统的情况下进行空间目标轨道确定。具体技术方案如下：
在本发明实施的第一方面，首先提供了一种空间目标轨道确定方法，应用于轨道确定设备，所述方法包括：
获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据；
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标；
若所述待定空间目标不是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，并计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功；其中，所述历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道；
若所述待定轨道与所述历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道。
在一种可能的实施例中，所述方法还包括：
若所述待定空间目标是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，更新所述已知空间目标的观测数据。
在一种可能的实施例中，所述计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标，包括：
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定所述待定空间目标是否为已知空间目标。
在一种可能的实施例中，所述方法还包括：
计算所述目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据所述第三关联值确定所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道是否关联成功；
若所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的所述待编目空间目标的轨道更新所述目标轨道；
基于所述目标轨道对所述待定空间目标进行编目。
在一种可能的实施例中，所述计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功，包括：
计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差；
基于计算得到的相似度和/或位置差，对所述待定轨道与所述历史轨道进行聚类，确定与所述待定轨道属于同一类的历史轨道与所述待定轨道关联成功。
在一种可能的实施例中，所述根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道，包括：
计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为所述待定空间目标的目标轨道。
在一种可能的实施例中，所述根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，包括：
将所述待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到所述待定空间目标的待定轨道；其中，所述轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与所述待定空间目标的观测数据的长度相关。
在一种可能的实施例中，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
在本发明实施的第二方面，还提供了一种空间目标轨道确定装置，应用于轨道确定设备，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据；
第一确定模块，用于计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标；
第二确定模块，用于若所述待定空间目标不是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，并计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功；其中，所述历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道；
第三确定模块，用于若所述待定轨道与所述历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道。
在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
数据更新模块，用于若所述待定空间目标是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，更新所述已知空间目标的观测数据。
在一种可能的实施例中，所述第一确定模块，具体用于：
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定所述待定空间目标是否为已知空间目标。
在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
第四确定模块，用于计算所述目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据所述第三关联值确定所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道是否关联成功；
轨道更新模块，用于若所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的所述待编目空间目标的轨道更新所述目标轨道；
编目模块，用于基于所述目标轨道对所述待定空间目标进行编目。
在一种可能的实施例中，所述第二确定模块，具体用于：
计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差；
基于计算得到的相似度和/或位置差，对所述待定轨道与所述历史轨道进行聚类，确定与所述待定轨道属于同一类的历史轨道与所述待定轨道关联成功。
在一种可能的实施例中，所述第三确定模块，具体用于：
计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为所述待定空间目标的目标轨道。
在一种可能的实施例中，所述第二确定模块，具体用于：
将所述待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到所述待定空间目标的待定轨道；其中，所述轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与所述待定空间目标的观测数据的长度相关。
在一种可能的实施例中，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
在本发明实施的第三方面，还提供了一种轨道确定设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面任一的方法步骤。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一的方法步骤。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的空间目标轨道确定方法，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的一种空间目标观测和处理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的映射关系图；
图3为本发明实施例提供的一种小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的映射关系图；
图4为本发明实施例提供的一种空间节点飞行姿态以及星敏感器安装的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种观测系统对800km高度全天区瞬时覆盖情况的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第一种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种帧间差分法的算法图；
图8为本发明实施例提供的第二种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的第三种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图10为本发明实施例提供的第四种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图11为本发明实施例提供的第五种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图12为本发明实施例提供的一种待定轨道确定方法的流程示意图；
图13为本发明实施例提供的一种全连接网络模型的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的第六种空间目标轨道确定方法的流程示意图；
图15为本发明实施例提供的一种空间目标轨道确定装置的结构示意图；
图16为本发明实施例提供的一种轨道确定设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例涉及的空间目标观测和处理系统主要包括空间段和地面段，参见图1，为本发明实施例提供的一种空间目标观测和处理系统的结构示意图。其中，空间段由空间节点构成，主要任务是利用空间节点上的星敏感器开展空间目标观测，实时识别并跟踪星敏感器视场中的动目标，计算J2000坐标系下目标相对观测空间节点的方向矢量，并将观测时段和观测空间节点轨道等辅助信息通过通信链路快速下传传输至轨道确定设备。上述轨道确定设备可以位于地面，地面段主要由数据接收站和高性能计算平台构成，上述高性能计算平台即为轨道确定设备，主要作用是接收空间段的大量空间目标轨迹数据，开展初轨关联、轨道确定、新空间目标编目等任务。其中，初轨指的是下文中的待定轨道以及历史轨道，下文中将观测空间节点简称为空间节点。
需要说明的是，本发明实施例中的空间节点为低轨空间节点，空间目标为低轨空间目标。
在一种可能的实施例中，空间节点为卫星、空间站、航天飞船等。
对空间目标顺利开展观测是本发明实施例中空间目标观测和处理系统成功工作的前提条件，下面以空间节点上安装的星敏感器为例，对系统的观测能力进行仿真分析，论证空间节点配置的星敏感器对空间目标开展观测的可行性。
首先对不同条件下空间目标的亮度进行衡量，计算空间目标的视星等。其中，视星等用于描述天体的明暗程度，星等值越小，天体越明亮。空间目标本身并不发光，依靠对太阳光的反射在星敏感器的传感器中形成点像。
已知太阳的视星等，则空间目标位于阳照区时的视星等/>可用下式计算得到：
；
其中，为空间目标到星敏感器的距离，/>为空间目标的光学横截面积，与空间目标本身的形状大小、材质和太阳光的出射与入射角度相关。采用朗伯模型作为空间目标的表面光照漫反射模型。朗伯模型描述了理想漫反射表面，入射光经过空间目标表面的反射后在所有方向的辐射亮度相同，因此，漫反射的光强与入射角的余弦成正比，和反射方向无关。假设空间目标共有N个反射面，根据朗伯模型空间目标的光学横截面积/>可用下式计算：
；
其中，为反射面/>的面积，/>为反射面/>对应太阳光入射角，/>为反射面/>的表面材料反射率。
基于上述分析，对空间目标的视星等进行仿真分析，设置典型尺寸空间目标和小尺寸空间目标两类目标作为分析对象。其中，典型尺寸空间目标反射面的面积设置为1m2，表面材料反射率为0.8；小尺寸空间目标反射面的面积设置为0.1m2，表面材料反射率为0.6。在不同观测距离下，两类目标的视星等随光线入射角度的变化情况下如图2和图3所示。
参见图2，为本发明实施例提供的一种典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与空间目标视星等的映射关系图，图中展示了不同的观测距离下，典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度（°）对应的空间目标视星等（Mv）。其中，标注有圆圈的曲线为观测距离为500km的典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有加号的曲线为观测距离为1000km的典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有星号的曲线为观测距离为1500km的典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有乘号的曲线为观测距离为2000km的典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有三角形的曲线为观测距离为2500km的典型尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线。
参见图3，为本发明实施例提供的一种小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与空间目标视星等的映射关系图，图中展示了不同的观测距离下，小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度（°）对应的空间目标视星等（Mv）。其中，标注有圆圈的曲线为观测距离为200km的小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有加号的曲线为观测距离为400km的小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有星号的曲线为观测距离为600km的小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有乘号的曲线为观测距离为800km的小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线，标注有三角形的曲线为观测距离为1000km的小尺寸空间目标反射面太阳光入射角度与目标视星等的对应关系曲线。
考虑到星敏感器观测的极限星等通常为6.5Mv，由图2和图3可知，在光线入射角度合适的情况下，以空间节点的星敏感器作为观测平台，可以对观测距离1500km以内的典型尺寸空间目标和观测距离400km以内的小尺寸空间目标进行观测。
下面对空间目标的可见性进行进一步分析。考虑到800km轨道高度空间目标数量较多，假设空间目标轨道高度为800km，观测系统为千星量级的空间节点星座。星座中的空间节点均处于对地定向姿态，即空间节点本体系的三轴在VVLH（Vehicle Velocity LocalHorizontal，车体速度本地水平坐标系）坐标系中姿态角均为0°。
参见图4，为本发明实施例提供的一种空间节点飞行姿态以及星敏感器安装的结构示意图，可以看出，每一空间节点安装两台星敏感器，分别为星敏感器1和星敏感器2，分别指向空间节点本体系+Xs轴向-Zs轴偏5°，和空间节点本体系-Ys轴向-Zs轴偏5°方向。每台星敏感器的视场为20°圆视场，根据典型尺寸空间目标亮度的分析结果，星敏感器可观测空间目标的最大观测距离设置为1500km。空间节点前进方向表示空间节点的运动方向。
参见图5，为本发明实施例提供的一种观测系统对800km高度全天区瞬时覆盖情况的结构示意图。其中，图中与标号1颜色相同的区域表示该区域此时无可见空间节点，与标号2颜色相同的区域表示有五颗及以上空间节点同时观测，其他区域内，颜色越深表示该区域内同时观测的空间节点越多。由图5可知，除两极区域和赤道附近区域外，观测系统基本可实现其余区域的全部覆盖。视场覆盖区域随时间变化，对800km高度天区的单重覆盖率可达到60%到80%，多重覆盖率在40%到50%之间。单重覆盖率指的是该区域只存在一个空间节点上的星敏感器观测，多重覆盖率指的是该区域只存在两个及以上空间节点上的星敏感器同时观测。
由上述分析结果可知，本发明实施例提出的基于空间节点星座的观测系统在一天内对空间目标可进行多次观测，并且存在多个可用的多星共视窗口，具备为新目标编目提供有效观测数据的能力。其中，多星共视窗口是指多个空间节点上的星敏感器同时观测的位置。
基于上述分析，本发明实施例提供了一种空间目标轨道确定方法，应用于轨道确定设备。参见图6，为本发明实施例提供的第一种空间目标轨道确定方法的流程示意图。上述方法包括以下步骤：S601-S604。
S601，获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据。
在S601中，星敏感器是一种用于探测星光方向的光电探测器，它可以通过探测星光的方向来确定航向和姿态，广泛应用于卫星、飞机等领域。本发明实施例中将星敏感器用于空间目标的观测。
空间节点上的星敏感器在执行常规定姿任务的同时，对视场中可能存在的待定空间目标进行识别和跟踪，记录发现目标的UTC（Universal Time Coordinated，世界标准时间）时间，并计算每一时刻下，空间节点到待定空间目标方向矢量在J2000坐标系下的方位角（）和仰角（/>），与空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数，形成待定空间目标的观测数据，并在完成观测后，将待定空间目标的观测数据发送至轨道确定设备。其中，待定空间目标指的是空间中设备（包括航天器等）的碎片。
考虑到空间节点大部分时间处于对地定向模式，恒星背景在星敏视场中运动的角速度非常慢，约15”/s，而空间目标在星敏视场中相对运动速度通常较快，因此虽然恒星同样处于运动状态，但由于空间目标的运动速度远快于恒星，因此，恒星的运动对空间目标的识别不会产生较大影响。本发明实施例可以采用帧间差分法进行空间目标检测，也可以对星敏感器采集的单帧图像进行图像识别，确定图像中的空间目标。
帧间差分法是对相邻两帧或几帧序列图像进行差值运算，然后进行阈值化处理，最后获取运动目标信息的过程。基本原理是序列图像中，物体若存在位移变化，则其所在区域对应像素点的灰度值就会有明显的变化；而其它无运动物体的图像区域中，像素点的灰度值就不会有明显的变化。
参见图7，为本发明实施例提供的一种帧间差分法的算法图。定义星敏感器成像序列中第帧和第/>帧图像中位于/>位置的像素点灰度值分别表示为/>和，分别对应图中的/>与对应图中的/>，差分图像使用如下公式表示：
算法的目标提取阶段采用连通域算法对经二值化处理的二值图像进行目标聚类识别，并使用质心法计算图像/>中每个空间目标对应的坐标位置/>。其中，/>对应图中的/>，/>对应图中的/>。
设星敏感器宽度方向和高度方向对应的半视场弧度值分别为和/>，星敏感器宽度和高度方向对应的像元数目分别为/>和/>。对于以上步骤中图像中提取的待定空间目标/>是待定空间目标在图像中的坐标，可以进一步使用下式计算待定空间目标在星敏测量坐标系下的归一化方位矢量/>。/>，/>，/>分别为待定空间目标在星敏测量坐标系中x、y、z方向上的坐标值。
；
其中，表示星敏测量坐标系下待定空间目标的方位矢量在xoz平面投影和z轴夹角的正切值，/>表示星敏测量坐标系下待定空间目标的方位矢量在yoz平面投影和z轴夹角的正切值。
由于星敏感器可以直接输出检测出待定空间目标对应时刻的J2000坐标系下单机的姿态四元数，其中，/>为四元数标量。使用下式计算星敏感器测量坐标系到J2000坐标系旋转矩阵/>。
；
其中，旋转矩阵用于将待定空间目标在星敏感器测量坐标系下的位置转换到J2000坐标系下的位置。姿态四元数/>可以理解为待定空间目标的姿态绕某一空间轴旋转一定的角度，/>，/>，/>，/>为姿态四元数/>的分量，/>，/>，/>与空间轴的指向和旋转角度相关，/>仅与旋转角度相关。
待定空间目标在J2000坐标系下的方位矢量可以表示为：
对应地，在J2000坐标系下的待定空间目标相对空间节点的方位角Az和仰角E分别为：
；
其中，为空间节点到待定空间目标方向矢量在J2000坐标系下的方位角，/>为空间节点到待定空间目标方向矢量在J2000坐标系下的仰角，/>、/>、/>分别为待定空间目标在J2000坐标系中x、y、z方向上的坐标值。
空间节点通过上述流程依次处理中包含待定空间目标的第1帧到第N帧图像，加入成像对应的UTC绝对时间t后，形成观测数据，并利用通信链路发送至轨道确定设备，以供后续处理分析。此外，待定空间目标的观测数据中还包括空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
需要说明的是，帧间差分法只是对空间目标进行检测的一种方式，也可以使用其他方式对空间目标进行检测。
S602，计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据第一关联值确定待定空间目标是否为已知空间目标。
在S602中，已知空间目标指的是已被编目在编目数据库中的空间目标。编目数据库中记录了已知空间目标以及已知空间目标的观测数据。
轨道确定设备接收待定空间目标的观测数据后，计算待定空间目标的观测数据与编目数据库中已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据第一关联值确定待定观测目标是否为已知空间目标。第一关联值为待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度。
若待定观测目标不是已知空间目标，说明该待定空间目标未被编目在编目数据库中，则执行步骤S603。
在一种可能的实施例中，上述方法还包括步骤A：
步骤A，计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定待定空间目标是否为已知空间目标。
具体的，可以通过方式（一）-（四）确定待定空间目标是否为已知空间目标。
方式（一），计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差，若计算得到的位置差小于第一预设位置差，则确定待定观测目标是已知空间目标。
方式（二），计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的相似度，若计算得到的相似度大于第一预设相似度，则确定待定观测目标是已知空间目标。
方式（三），计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和相似度，若计算得到的位置差小于第一预设位置差，且计算得到的相似度大于第一预设相似度，则确定待定观测目标是已知空间目标。
方式（四），计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和相似度的加权值，若计算得到的加权值大于第一预设加权值，则确定待定观测目标是已知空间目标。
需要说明的是，第一预设位置差、第一预设相似度以及第一预设加权值是由具备专业知识的技术人员根据实际需求和/或经验预先设置的。
选用上述实施例，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的相似度和/或位置差，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标，从而对待定空间目标的目标轨道进行确定。
在一种可能的实施例中，上述方法还包括步骤B。
步骤B，若待定空间目标是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，更新已知空间目标的观测数据。
若待定空间目标是已知空间目标，说明该待定空间目标已被编目在编目数据库中，则根据待定空间目标的方位角和仰角，对编目数据库中已知空间目标的轨道进行修正，更新编目库信息。
更新编目库信息的过程为：将基于待定空间目标的方位角和仰角，计算得到待定空间目标的轨道，将计算得到的轨道与相匹配的已知空间目标的轨道相结合，得到已知空间目标更新后的轨道。
或者，结合待定空间目标的观测数据以及已知空间目标的观测数据，作为已知空间目标更新后的观测数据，重新计算已知空间目标的轨道。
选用上述实施例，若待定空间目标是已知空间目标，说明待定空间目标已被编目，根据待定空间目标的观测数据，更新已知空间目标的观测数据，可以确定待定空间目标的最新轨道。
需要说明的是，编目数据库只是存储已知空间目标以及已知空间目标的观测数据的一种形式，也可以是使用其他的方式存储已知空间目标以及已知空间目标的观测数据。
在一种可能的实施例中，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
具体的，待定空间目标的观测数据包括以下数据：星敏感器探测到待定空间目标的时间、待定空间目标的方位角、待定空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
已知空间目标的观测数据包括以下数据：星敏感器探测到已知空间目标的时间、已知空间目标的方位角、已知空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
选用上述实施例，由于观测数据包括星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数，因此，可以根据观测数据确定空间目标所在的轨道。
S603，若待定空间目标不是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，确定待定空间目标的待定轨道，并计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功。
在S603中，历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道。若待定空间目标不是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据以及空间节点的轨道，确定待定空间目标的待定轨道。
由于待定目标目标的单个观测数据的数据量较小，计算获得的待定轨道误差较大，不满足直接编目的要求，因此，需要计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功，最终根据互相关联的待定轨道与历史轨道，获得精度较高的目标轨道。其中，第二关联值为待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差和/或相似度。
其中，根据待定空间目标的观测数据以及空间节点的轨道，确定待定空间目标的待定轨道的过程，以及将待定轨道与非已知空间目标的历史轨道进行关联的过程在下文图11所在的实施例中详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中未考虑空间目标机动的问题，即假设空间目标在关联时间区域内没有进行轨道机动。
在一种可能的实施例中，上述方法还包括步骤C。
步骤C，计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定待定轨道与历史轨道是否关联成功。
具体的，可以通过方式（五）-（八）确定待定轨道与历史轨道是否关联成功。
方式（五），计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差，若计算得到的位置差小于第二预设位置差，则确定待定轨道与历史轨道关联成功。
方式（六），计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度，若计算得到的相似度大于第二预设相似度，则确定待定轨道与历史轨道关联成功。
方式（七），计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差和相似度，若计算得到的位置差小于第二预设位置差，且计算得到的相似度大于第二预设相似度，则确定待定轨道与历史轨道关联成功。
方式（八），计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差和相似度的加权值，若计算得到的加权值大于第二预设加权值，则确定待定轨道与历史轨道关联成功。
需要说明的是，第二预设位置差、第二预设相似度以及第二预设加权值是由具备专业知识的技术人员根据实际需求和/或经验预先设置的。
其中，计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定待定轨道与历史轨道是否关联成功的详细过程在下文图9所在的实施例中说明。
S604，若待定轨道与历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
在S604中，若待定轨道与历史轨道关联成功，说明存在与待定轨道属于同一空间目标的轨道，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
其中，根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道的过程在下文图10所在的实施例中详细说明。
选用上述实施例，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
在一种可能的实施例中，参见图8，为本发明实施例提供的第二种空间目标轨道确定方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，上述方法还包括S605-S607。
S605，计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据第三关联值确定目标轨道与待编目空间目标的轨道是否关联成功。
在S605中，第三关联值为目标轨道与待编目空间目标的轨道的位置差和相似度。确定目标轨道与待编目空间目标的轨道是否关联成功，指的是将目标轨道与待编目数据库中待编目空间目标的轨道进行匹配，判断是否存在与目标轨道属于同一空间目标的轨道。其中，待编目数据库中记录了历史采集的不满足预设编目条件的待编目空间目标以及待编目空间目标的轨道。
若存在与目标轨道属于同一空间目标的轨道，则目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功，执行步骤S606。若不存在与目标轨道属于同一空间目标的轨道，则目标轨道与待编目空间目标的轨道关联失败，则将目标轨道存储至待编目数据库中。
需要说明的是，待编目数据库只是存储不满足预设编目条件的待编目空间目标以及待编目空间目标的轨道的一种形式，也可以是使用其他的方式存储不满足预设编目条件的待编目空间目标以及待编目空间目标的轨道。
具体的，可以通过方式（九）-（十二）确定目标轨道与待编目空间目标的轨道是否关联成功。
方式（九），计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的位置差，若计算得到的位置差小于第三预设位置差，则确定目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功。
方式（十），计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的相似度，若计算得到的相似度大于第三预设相似度，则确定目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功。
方式（十一），计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的位置差和相似度，若计算得到的位置差小于第三预设位置差，且计算得到的相似度大于第三预设相似度，则确定目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功。
方式（十二），计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的位置差和相似度的加权值，若计算得到的加权值大于第三预设加权值，则确定目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功。
需要说明的是，第三预设位置差、第三预设相似度以及第三预设加权值是由具备专业知识的技术人员根据实际需求和/或经验预先设置的。
S606，若目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的待编目空间目标的轨道更新目标轨道。
在S606中，若目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功，说明存在与目标轨道属于同一空间目标的待编目空间目标的轨道，则根据关联成功的待编目空间目标的轨道更新目标轨道，也就是说，将目标轨道以及关联成功的待编目空间目标的轨道，作为更新后的待定空间目标的目标轨道。
将目标轨道以及关联成功的待编目空间目标的轨道，作为更新后的待定空间目标的目标轨道的过程为：将目标轨道以及关联成功的待编目空间目标的轨道相结合，得到更新后的待定空间目标的目标轨道。
或者，结合待定空间目标的观测数据以及关联成功的待编目空间目标的轨道对应的观测数据，作为待定空间目标更新后的观测数据，重新计算待定空间目标的轨道。
S607，基于目标轨道对待定空间目标进行编目。
在S607中，基于目标轨道对待定空间目标进行编目，指的是对待定空间目标进行编号以及对待定空间目标的轨道信息进行记录。
其中，对待定空间目标进行编目需要满足预设编目条件。示例性的，假设预设编目条件为目标轨道的长度超过预设长度。若目标轨道的长度超过预设长度，则待定空间目标编目成功，若目标轨道的长度未超过预设长度，则待定空间目标编目失败。
选用上述实施例，由于更新后的目标轨道中不仅包括最新获得的待定空间目标的目标轨道，也包括之前获得的待定空间目标的轨道信息，因此，根据更新后的目标轨道对待定空间目标进行编目，可以使得待定空间目标的轨道信息更加准确。
在一种可能的实施例中，参见图9，为本发明实施例提供的第三种空间目标轨道确定方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，上述S603可以通过S603A和S603B来实现。
S603A，若待定空间目标不是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，确定待定空间目标的待定轨道，并计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差。
在S603A中，首先根据待定空间目标的观测数据，确定待定空间目标的待定轨道。随后，对于待定轨道，分别计算/>和非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差指标，基于上述两个指标使用聚类算法，获得和待定轨道/>关联的观测数据，例如，上述聚类算法可以是DBSCAN或其他聚类算法，本发明实施例对聚类算法不进行限定，并对这两个指标使用DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，基于密度的噪声应用空间聚类）算法聚类，获得和待定轨道/>关联的观测数据。
具体的，关联方法中两个轨道相似度的计算方式如下。设轨道/>的六根数为，分别代表轨道的半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点俯角和平近点角。两个轨道之间的相似度使用下式计算：
；
其中，表示待定空间目标A和待定空间目标B的轨道相似度，/>表示待定空间目标A所在轨道，/>表示待定空间目标B所在轨道，/>表示待定空间目标A所在轨道的偏心率，/>表示待定空间目标B所在轨道的偏心率，/>表示待定空间目标A所在轨道的近地点距离，/>表示待定空间目标B所在轨道的近地点距离，/>表示地球半径，表示近地点距离，/>表示待定空间目标A所在轨道与待定空间目标B所在轨道的轨道面的夹角，/>表示待定空间目标A所在轨道与待定空间目标B所在轨道近地点对应赤经的差值，/>和/>通过下式计算得到：
；
其中，表示待定空间目标A所在轨道的倾角，/>表示待定空间目标B所在轨道的倾角,/>表示待定空间目标A所在轨道的升交点赤经，/>表示待定空间目标B所在轨道的升交点赤经,/>表示待定空间目标A所在轨道的近地点俯角，/>表示待定空间目标B所在轨道的近地点俯角，/>用于化简公式。
两个轨道的位置差通过将两个轨道递推至统一的历元时刻，并计算两者在一段时间内的位置均方差获得。
S603B，基于计算得到的相似度和/或位置差，对待定轨道与历史轨道进行聚类，确定与待定轨道属于同一类的历史轨道与待定轨道关联成功。
在S603B中，在计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差，获得和待定轨道关联的观测数据的情况下，进一步对所有关联观测数据和轨道的最大RMS（Root Meam Square，均方根值）进行判断，根据距离最小的准则，对待定轨道与历史轨道进行DBSCAN算法聚类，确定与待定轨道属于同一类的历史轨道与待定轨道相关联。
需要说明的实施，DBSCAN算法只是对待定轨道与历史轨道进行聚类的一种聚类方式，也可以使用其他的聚类方式对对待定轨道与历史轨道进行聚类。
选用上述实施例，根据待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差，可以确定与待定轨道属于同一空间目标的历史轨道，从而获得与待定空间目标有关的所有轨道信息。
在一种可能的实施例中，参见图10，为本发明实施例提供的第四种空间目标轨道确定方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，上述S604可以通过S604A来实现。
S604A，若待定轨道与历史轨道关联成功，则计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为待定空间目标的目标轨道。
在S604A中，若待定轨道与历史轨道关联成功，可以采用加权最小二乘法，计算到聚类中观测数据均方差的平均值最小的轨道。具体的，对于符合要求的聚类，根据距离最小的准则，重新估计聚类中心轨道，将估计的聚类中心轨道及其关联的观测数据加入输出集合。
选用上述实施例，将互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为待定空间目标的目标轨道，可以使得确定的目标轨道误差更小，从而获得更准确的目标轨道。
在一种可能的实施例中，将估计的聚类中心轨道及其关联的观测数据加入输出集合之后，可以根据聚类中心轨道的相似度和位置差进行判断，删除输出集合中的重复项。
需要说明的是，可以采用加权最小二乘法计算聚类中观测数据均方差的平均值最小的轨道，也可以使用其他方法计算聚类中观测数据均方差的平均值最小的轨道，本发明实施例不对计算聚类中观测数据均方差的平均值最小的轨道的方法做任何限定。
为了提升待定空间目标的定轨精度，本发明实施例可以使用SREKF（平方根拓展卡尔曼滤波）算法对待定空间目标的每个观测数据执行空间目标的跟踪和定轨，并采用CI（协方差交叉）方法进行多个观测数据的融合处理。以下对CI融合方法进行简述。
对于待定空间目标的个观测数据，设观测数据/>经过SREKF滤波后的目标位置和速度状态估计为/>，对应的目标运动状态和误差协方差阵为/>，应用CI融合算法，CI融合的稳态卡尔曼估值器为：/>
；
其中，表示时间，/>表示CI融合的稳态卡尔曼估值器，/>表示CI融合算法求得的目标运动状态和误差协方差阵，/>表示第1个观测数据对应的目标运动状态和误差协方差阵的逆矩阵，/>表示第m个观测数据对应的目标运动状态和误差协方差阵的逆矩阵，/>为系数，满足/>，且满足极小化性能指标：
需要说明的是，可以使用SREKF算法对每个观测数据执行空间目标的跟踪和定轨，也可以使用其他算法对每个观测数据执行空间目标的跟踪和定轨，本发明实施例不对每个观测数据执行空间目标的跟踪和定轨的算法做任何限定。并且，可以采用CI方法进行多个观测数据的融合处理，也可以使用其他方法进行多个观测数据的融合处理，本发明实施例不对进行多个观测数据的融合处理的方法做任何限定。
在一种可能的实施例中，参见图11，为本发明实施例提供的第五种空间目标轨道确定方法的流程示意图，与前述图6所示的实施例相比，上述S603可以通过S603C来实现。
S603C，若待定空间目标不是已知空间目标，则将待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到待定空间目标的待定轨道，并计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功。
计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功的过程已在图9所在的实施例中详细说明，下面主要介绍将待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到待定空间目标的待定轨道的过程。
轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与待定空间目标的观测数据的长度相关。具体的，轨道确定模型的输入层中输入节点的数量等于空间节点轨道根数+目标观测角度序列长度×目标观测角度序列维度。假设空间节点轨道根数为6，目标观测角度序列维度为2，轨道确定模型的输入层中输入节点的数量等于空间节点轨道根数（6）+目标观测角度序列长度×目标观测角度序列维度（2）。其中，目标观测角度序列也就是待定空间目标的观测数据。
在S603C中，本发明实施例基于统计学习方法，提出了一种基于DNN（Deep NeuralNetwork）的待定轨道确定方法。基于DNN的待定轨道确定方法是利用训练后的DNN模型拟合，从目标观测角度序列映射到目标相对位置的函数。
参见图12，为本发明实施例提供的一种待定轨道确定方法的流程示意图。该方法包括模型训练流程和模型部署应用流程两个阶段。
在模型训练流程阶段，首先训练样本数据生成器，并针对不同场景的空间节点和空间目标，计算空间节点对空间目标可见时间段内的以下信息作为训练数据：空间节点轨道，空间目标相对空间节点的目标观测角度序列/>，以及空间目标相对空间节点的空间目标相对位置和速度/>。其中,/>、/>作为模型训练的输入数据，/>作为模型输出的结果，用于模型训练。在一种可能的实施例中，可以基于J2Perturbation（平位置参数值）或其他高精度轨道预报模型，训练上述数据。
然后，利用上述数据对DNN模型进行训练，从而完成训练DNN模型。DNN模型可采用全连接网络。
参见图13，为本发明实施例提供的一种全连接网络模型的结构示意图。网络模型包括一个输入层，三个隐层和和一个输出层。其中，输入层的神经元数目由训练数据中目标观测角度序列长度确定，输入层对应空间节点轨道以及目标观测角度序列，每个隐层中神经元数目可根据拟合效果自行配置，输出层包括6个神经元节点，对应空间目标相对空间节点的位置和速度在三个方向的分量。每个神经元节点中的激活函数可使用Leaky ReLU（Leaky Rectified Linear Unit，修正线性单元）函数，或其他激活函数，如ReLu函数。
模型的训练可以使用Adam（Adaptive Moment Estimation，自适应矩估计）优化器，优化的目标是最小化网络输出值和参考值的均方差。同时为了避免过拟合问题，增强模型的泛化能力，可以使用正则化方法，定义模型训练的损失函数如下：
；
其中，表示网络输出的长度，/>和/>分别表示第/>个观测数据的网络的输出值和参考值。/>表示网络模型中的参数权重，/>表示网络模型中参数的数量，/>表示/>正则项的权重，根据模型训练效果自行设置。
模型训练完成后，进入模型部署应用流程阶段，包括确定实际目标观测角度序列以及实际空间节点轨道/>、数据预处理、模型推理以及预测空间目标相对位置和速度/>等步骤。具体的，基于实际目标观测角度序列/>和实际空间节点轨道/>，模型可预测空间目标相对空间节点的空间目标相对位置和速度/>，进而确定目标的初始轨道。
在使用模型前可以对输入数据进行预处理，对目标观测角度序列进行调整使其长度与网络的输入层对应。此外，为了避免输入数据范围波动大导致的网络预测偏差，可以对输入数据做处理将其范围限制在之间：
；
其中，表示输入数据，/>和/>分别表示输入数据中的最小值和最大值，/>表示归一化的输入数据。
选用上述实施例，由于轨道确定模型是预先训练得到的，将待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，可以快速得到待定空间目标的待定轨道，提高确定待定空间目标的待定轨道的效率。
为了更清楚地对上述空间目标轨道确定方法进行说明，下面结合图14对上述空间目标轨道确定方法进行详细说明，参见图14，为本发明实施例提供的第六种空间目标轨道确定方法的流程示意图，上述方法包括：
S1401，星敏感器进行待定空间目标观测。
S1402，待定空间目标在轨识别与方位提取。
具体的，星敏感器对待定空间目标在轨识别与方位提取，获得待定空间目标的观测数据。
S1403，待定空间目标的观测数据传输至轨道确定设备。
具体的，星敏感器将待定空间目标的观测数据传输至轨道确定设备。
S1404，待定空间目标的观测数据与编目数据库关联。
具体的，编目数据库中记录了已知空间目标以及已知空间目标的观测数据，待定空间目标的观测数据与编目数据库关联的目的是确定待定空间目标是否为已知空间目标。
S1405，待定空间目标是否是已知空间目标。
若待定空间目标是已知空间目标，则执行S1406。若待定空间目标不是已知空间目标，则执行S1408。
S1406，已知空间目标精密定轨。
具体的，若待定空间目标是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，对已知空间目标的轨道进行修正。
S1407，编目数据库更新。
S1408，根据待定空间目标的观测数据，确定初轨。
其中，初轨即上文中提到待定空间目标的待定轨道。
S1409，初轨与初轨数据库关联。
其中，初轨数据库中记录了非已知空间目标、非已知空间目标的观测数据以及非已知空间目标的历史轨道。
S1410，初轨是否关联成功。
若初轨关联成功，则执行S1411。若初轨未关联，则执行S1413。
S1411，确定目标轨道。
具体的，若初轨关联成功，则根据互相关联的初轨与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
S1412，目标轨道与待编目数据库关联。
具体的，待编目数据库中记录了不满足预设编目条件的待编目空间目标以及待编目空间目标的轨道，目标轨道与待编目数据库关联，目的是判断待编目数据库中是否存在与目标轨道属于同一空间目标的轨道。
S1413，加入初轨数据库。
S1414，关联是否成功。
若目标轨道与待编目数据库关联成功，则执行S1407。若目标轨道与待编目数据库未关联成功，则执行S1415。
S1415，加入待编目数据库。
需要说明的是，初轨数据库只是存储非已知空间目标、非已知空间目标的观测数据以及非已知空间目标的历史轨道的一种形式，也可以是使用其他的方式存储不满足非已知空间目标、非已知空间目标的观测数据以及非已知空间目标的历史轨道。
与前述空间目标轨道确定方法相对应，本发明实施例还提供了一种空间目标轨道确定装置，应用于轨道确定设备，参见图15，为本发明实施例提供的一种空间目标轨道确定装置的结构示意图，上述装置包括：
数据获取模块1501，用于获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据；
第一确定模块1502，用于计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据第一关联值确定待定空间目标是否为已知空间目标；
第二确定模块1503，用于待定空间目标不是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，确定待定空间目标的待定轨道，并计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据第二关联值确定待定轨道与历史轨道是否关联成功；其中，历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道；
第三确定模块1504，用于若待定轨道与历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
选用上述实施例，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
在一种可能的实施例中，上述装置还包括：
数据更新模块，用于若待定空间目标是已知空间目标，则根据待定空间目标的观测数据，更新已知空间目标的观测数据。
选用上述实施例，若待定空间目标是已知空间目标，说明待定空间目标已被编目，根据待定空间目标的观测数据，更新已知空间目标的观测数据，可以确定待定空间目标的最新轨道。
在一种可能的实施例中，第一确定模块1502，具体用于：
计算待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定待定空间目标是否为已知空间目标。
选用上述实施例，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的相似度和/或位置差，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标，从而对待定空间目标的目标轨道进行确定。
在一种可能的实施例中，上述装置还包括：
第四确定模块，用于计算目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据第三关联值确定目标轨道与待编目空间目标的轨道是否关联成功；
轨道更新模块，用于若目标轨道与待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的待编目空间目标的轨道更新目标轨道；
编目模块，用于基于目标轨道对待定空间目标进行编目。
选用上述实施例，由于更新后的目标轨道中不仅包括最新获得的待定空间目标的目标轨道，也包括之前获得的待定空间目标的轨道信息，因此，根据更新后的目标轨道对待定空间目标进行编目，可以使得待定空间目标的轨道信息更加准确。
在一种可能的实施例中，第二确定模块1503，具体用于：
计算待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差；
基于计算得到的相似度和/或位置差，对待定轨道与历史轨道进行聚类，确定与待定轨道属于同一类的历史轨道与待定轨道关联成功。
选用上述实施例，根据待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差，可以确定与待定轨道属于同一空间目标的历史轨道，从而获得与待定空间目标有关的所有轨道信息。
在一种可能的实施例中，第三确定模块1504，具体用于：
计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为待定空间目标的目标轨道。
选用上述实施例，将互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为待定空间目标的目标轨道，可以使得确定的目标轨道误差更小，从而获得更准确的目标轨道。
在一种可能的实施例中，第二确定模块1503，具体用于：
将待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到待定空间目标的待定轨道；其中，轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与待定空间目标的观测数据的长度相关。
选用上述实施例，由于轨道确定模型是预先训练得到的，将待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，可以快速得到待定空间目标的待定轨道，提高确定待定空间目标的待定轨道的效率。
在一种可能的实施例中，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
选用上述实施例，由于观测数据包括星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数，因此，可以根据观测数据确定空间目标所在的轨道。
本发明实施例还提供了一种轨道确定设备，如图16所示，包括处理器1601、通信接口1602、存储器1603和通信总线1604，其中，处理器1601，通信接口1602，存储器1603通过通信总线1604完成相互间的通信，
存储器1603，用于存放计算机程序；
处理器1601，用于执行存储器1603上所存放的程序时，实现应用于轨道确定设备的空间目标轨道确定方法任一的方法步骤。
选用上述实施例，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
上述轨道确定设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准（PeripheralComponent Interconnect，PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended Industry StandardArchitecture，EISA）总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述轨道确定设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital SignalProcessor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一空间目标轨道确定方法的步骤。
选用上述实施例，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一空间目标轨道确定方法。
选用上述实施例，轨道确定设备从安装于空间节点的星敏感器上获取待定空间目标的观测数据，根据待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据计算第一关联值，可以确定待定空间目标是否为已知空间目标。
若待定空间目标不是已知空间目标，说明待定空间目标未被编目，由于仅依靠待定空间目标的单个观测数据确定的目标轨道误差较大，可以根据互相关联的待定轨道与非已知空间目标的历史轨道，确定待定空间目标的目标轨道。
由于空间节点中通常会配置星敏感器，因此，只需对常规星敏感器的数据处理模块进行少量改动就可以实现本发明实施例提出的方法，而无需配置成本较高的专用空间目标监视系统，就可以进行空间目标轨道的确定。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、轨道确定设备、计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (18)
1.一种空间目标轨道确定方法，其特征在于，应用于轨道确定设备，所述方法包括：
获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据，其中，所述星敏感器采集的观测数据为图像数据；
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标；
若所述待定空间目标不是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，并计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功；其中，所述历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道；
若所述待定轨道与所述历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述待定空间目标是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，更新所述已知空间目标的观测数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标，包括：
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定所述待定空间目标是否为已知空间目标。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
计算所述目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据所述第三关联值确定所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道是否关联成功；
若所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的所述待编目空间目标的轨道更新所述目标轨道；
基于所述目标轨道对所述待定空间目标进行编目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功，包括：
计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差；
基于计算得到的相似度和/或位置差，对所述待定轨道与所述历史轨道进行聚类，确定与所述待定轨道属于同一类的历史轨道与所述待定轨道关联成功。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道，包括：
计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为所述待定空间目标的目标轨道。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，包括：
将所述待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到所述待定空间目标的待定轨道；其中，所述轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与所述待定空间目标的观测数据的长度相关。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
9.一种空间目标轨道确定装置，其特征在于，应用于轨道确定设备，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取安装于空间节点的星敏感器采集的待定空间目标的观测数据，其中，所述星敏感器采集的观测数据为图像数据；
第一确定模块，用于计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的第一关联值，根据所述第一关联值确定所述待定空间目标是否为已知空间目标；
第二确定模块，用于若所述待定空间目标不是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，确定所述待定空间目标的待定轨道，并计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的第二关联值，根据所述第二关联值确定所述待定轨道与所述历史轨道是否关联成功；其中，所述历史轨道是基于历史采集的非已知空间目标的观测数据确定的轨道；
第三确定模块，用于若所述待定轨道与所述历史轨道关联成功，则根据互相关联的待定轨道与历史轨道，确定所述待定空间目标的目标轨道。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
数据更新模块，用于若所述待定空间目标是已知空间目标，则根据所述待定空间目标的观测数据，更新所述已知空间目标的观测数据。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：
计算所述待定空间目标的观测数据与已知空间目标的观测数据的位置差和/或相似度，根据计算得到的位置差和/或相似度确定所述待定空间目标是否为已知空间目标。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第四确定模块，用于计算所述目标轨道与待编目空间目标的轨道的第三关联值，根据所述第三关联值确定所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道是否关联成功；
轨道更新模块，用于若所述目标轨道与所述待编目空间目标的轨道关联成功，则根据关联成功的所述待编目空间目标的轨道更新所述目标轨道；
编目模块，用于基于所述目标轨道对所述待定空间目标进行编目。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
计算所述待定轨道与非已知空间目标的历史轨道的相似度和/或位置差；
基于计算得到的相似度和/或位置差，对所述待定轨道与所述历史轨道进行聚类，确定与所述待定轨道属于同一类的历史轨道与所述待定轨道关联成功。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块，具体用于：
计算互相关联的待定轨道与历史轨道的中心轨道，作为所述待定空间目标的目标轨道。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
将所述待定空间目标的观测数据输入训练得到的轨道确定模型，得到所述待定空间目标的待定轨道；其中，所述轨道确定模型的输入层中输入节点的数量与所述待定空间目标的观测数据的长度相关。
16.根据权利要求9-15中任一项所述的装置，其特征在于，观测数据包括以下数据：星敏感器探测到空间目标的时间、空间目标的方位角、空间目标的仰角、空间节点的轨道以及星敏感器输出的姿态四元数。
17.一种轨道确定设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-8任一的方法步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一的方法步骤。
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