大规模卫星星座中自主光学链路获取的交叉参考轨道传播技术

《Aerospace》:Cross-Referential Orbit Propagation for Autonomous Optical Link Acquisition in Large-Scale Satellite Constellations

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月01日 来源:Aerospace 2.5

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对于大规模低地球轨道卫星星座而言,高精度的星上轨道传播至关重要,它有助于实现自主的光学链路定位与捕获。由于对星上资源要求较高,这类高精度轨道传播往往难以实现。对于此类大规模星座来说,多个卫星所经历的轨道扰动存在相关性或相似性,这一特点有助于实现高效且准确的轨道传播。然而,在现有的轨道传播方法中,这一相关性尚未得到充分利用。在本研究中,我们提出了一种交叉参考轨道传播框架,该框架利用同一星座内其他卫星的历史参考数据,以提高预测的准确性和可靠性。通过在不同参考输入下整合单个轻量级模型的预测结果,该框架能够达到与集成学习相当的误差降低效果,同时保持模型结构的简洁性。为确保该紧凑型模型的通用性,我们还引入了一种名为“轨道传播压缩解码器”(CDOP)的网络架构。CDOP可先预测出传播后轨道的低维表示,再从中解码出完整的时间序列数据。由于采用了预训练的压缩自编码器模块,CDOP能够在保持较低推理成本的同时避免过拟合现象。所提出的方法已在具有不同几何结构的模拟Walker星座上进行了验证,实验结果表明,其24小时内的平均位置误差约为200米,而推理成本仅为传统简化动力学数值传播器的1/30。该框架计算成本低,能在不同初始条件下良好通用,非常适合用于自主光学链路捕获系统的星上部署。
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