龚柏春1,张英杰1,甄想1,王浩2,刘晓坤2
摘要: 针对高轨卫星自主无源探测预警任务中对袭目标轨道机动行为的检测发现时间滞后大、准确率低等问题,提出了一种基于双注意力对比学习(Dual Attention Contrastive Representation Learning for Time Series Anomaly Detection, DCdetector)的轨道机动智能检测方法。首先,为了提升无源测量条件下的目标轨道状态可观测性,在惯性系下建立了高阶受摄的非线性轨道动力学模型和视线角测量模型,共同构成无源探测相对导航系统。然后,设计了基于平方根容积卡尔曼滤波器的相对导航估计算法,并构建了反映状态估计偏差的归一化新息,用于表征目标机动行为。接着,设计了以归一化新息序列作为输入的DCdetector无监督神经网络机动检测模型,并通过对比学习训练获得了用于目标轨道机动判决的阈值,最终根据归一化新息的异常分数是否超过该阈值来完成机动判决。最后,以典型的GEO轨道预警任务场景为例对所提方法进行了数值仿真实验验证与性能分析。仿真结果表明,在测角不确定性为0.005°时,所提算法能以超过90%的成功率检测出350km距离目标不低于0.5m·s–1的小量级脉冲机动,且平均的机动发现时间延迟小于360s。通过与现有三种检测方法对比表明,本文方法在检测成功率、稳定性和时间误差方面均表现最优,显著提升了高轨目标轨道机动无源检测的综合性能。
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