Применение фильтра Калмана для повышения точности определения орбитальных параметров спутников по данным лазерной локации [Using a Kalman Filter to Improve the Accuracy of Satellite Orbital Parameter Determination Using Laser Range Finding]

Abstract

Определение орбитальных параметров искусственных спутников Земли с сантиметровой и миллиметровой точностью представляет собой фундаментальную задачу современной космической геодезии, навигации и мониторинга космического пространства. Станции лазерной локации (SLR) обеспечивают наиболее точный метод измерения дальности до спутников, достигая точности единиц миллиметров. Однако традиционная обработка данных на основе полиномиальной интерполяции игнорирует физическую природу орбитального движения и демонстрирует неустойчивость при экстраполяции. В работе предложен алгоритм обработки SLR‑данных на основе фильтра Калмана, интегрирующий динамическую модель движения спутника с последовательностью измерений дальности. Проведён сравнительный анализ с методом кубических сплайнов на данных станции «Simeiz‑1873» для спутников LAGEOS‑1/2. Результаты показывают снижение среднеквадратической ошибки экстраполяции на 35–42 % и обеспечение физически обоснованной оценки ковариационной матрицы ошибок состояния в реальном времени.