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基于长短期记忆网络的两行根数高精度轨道合成

胡开辉 陈俊宇 林初森 李梓杰 吴尧 文章义

胡开辉, 陈俊宇, 林初森, 李梓杰, 吴尧, 文章义. 基于长短期记忆网络的两行根数高精度轨道合成[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0093
引用本文: 胡开辉, 陈俊宇, 林初森, 李梓杰, 吴尧, 文章义. 基于长短期记忆网络的两行根数高精度轨道合成[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0093
High-precision orbit synthesis of two-line elements based on Long Short-Term Memory network[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0093
Citation: High-precision orbit synthesis of two-line elements based on Long Short-Term Memory network[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0093

基于长短期记忆网络的两行根数高精度轨道合成

doi: 10.11728/cjss2025-0093
基金项目: 国家自然科学基金(12303081);航空科学基金(20240058153001);空间目标感知全国重点实验室开放基金(STA2024ZCA0102);云南省基础研究计划项目(202301AT070159)

High-precision orbit synthesis of two-line elements based on Long Short-Term Memory network

  • 摘要: 为提升TLE(两行根数)在轨道预报中的精度,解决传统多项式拟合和物理建模方法在难以处理轨道非线性演化趋势时的问题,提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)的高精度TLE轨道参数拟合方法,利用历史TLE数据对轨道要素进行高精度时间序列拟合与轨道合成。采用LSTM神经网络对TLE轨道参数进行时间序列建模,并结合多项式拟合形成混合建模策略。实验以87个铱星33碎片的TLE数据构建拟合模型并生成合成TLE用SGP4传播器前向传播三天轨道位置误差。实验结果表明,合成TLE相较原始TLE在传播三天内的传播误差显著降低,第三天误差改善率达97.70%;大部分目标的传播误差控制在2km以内。合成TLE误差呈集中分布,具备稳定性;误差频率统计显示三天内0–2km误差区间覆盖比例超过81%,显著优于原始TLE。基于LSTM的TLE轨道合成方法在捕捉轨道参数非线性演化方面表现优越,结合角度线性化和平滑滤波策略,显著提高了轨道参数拟合的精度与稳定性。研究成果在提升空间态势感知能力、轨道碰撞预警和任务调度方面具有一定的应用价值。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-06-13
  • 录用日期:  2025-09-01
  • 修回日期:  2025-08-04
  • 网络出版日期:  2025-09-17

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