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Covariance estimation and fusion for ephemeris-only catalogues applied to the Special Perturbations Catalogue

Canal, Pietro und Cano, Alejandro und Martínez, Santiago und Hernández, Adrian und Di Lizia, P. und Escobar, Diego (2026) Covariance estimation and fusion for ephemeris-only catalogues applied to the Special Perturbations Catalogue. Acta Astronautica, 243, Seiten 207-219. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2026.01.063. ISSN 0094-5765.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis Februar 2028 - Postprintversion (akzeptierte Manuskriptversion)
11MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576526000780

Kurzfassung

The availability of realistic covariance information for the orbit of every Resident Space Object (RSO) contained in a catalogue is crucial for Space Situational Awareness activities, e.g., collision avoidance services. The most comprehensive of these catalogues is the Special Perturbations Catalogue (SPCAT), maintained by the U.S. 18th Space Defense Squadron. The SPCAT is the high-precision ephemeris version of the Two Line Elements RSOs catalogue, publicly available on databases such as Space Track and Celestrak. However, covariance information is not provided with the mean state of the SPCAT ephemerides. So-called observed covariance values can be obtained via a comparison procedure between consecutive orbit information updates referring to the same SPCAT RSO. This paper proposes new methodologies for calculating covariance values for catalogues deprived of such information, including the application and adaptation of existing data-fusion methods from literature. The main final goal is to compute covariance matrices that are more realistic and reliable than those obtained with the currently available methods. Another key objective is the integration of the new methodology in an operational environment. Computational efficiency is then a relevant factor, and the baseline method to be developed is selected and improved taking into account such efficiency criterion. A new routine that considers the Orbit Determination epoch of each RSO ephemeris arc to coherently combine covariances based on their propagation time is developed and implemented. Two fusion methods are deployed, Covariance Intersection and Covariance Union, and the realism of the results is tested with a well-established metric, the Mahalanobis distance and its fitting of the Chi-square distribution according to appropriate Empirical Distribution Function tests such as Cramer-von Mises. The realism of the combined covariances is validated against precise ephemeris of LEO Sentinel satellites. While Covariance Intersection is proved inadequate as a stand-alone fusion method due to the characteristics of the SPCAT observed covariances, Covariance Union provides covariance values that are consistently more realistic than the ones obtained with the baseline method.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223836/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Covariance estimation and fusion for ephemeris-only catalogues applied to the Special Perturbations Catalogue
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Canal, Pietropietro.canal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-3444-3416213618000
Cano, Alejandroalejandro.cano (at) alumnos.uc3m.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martínez, Santiagosamartinez (at) gmv.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hernández, Adrianadrian.hernandez.for (at) gmv.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Di Lizia, P.Politecnico di Milano, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Escobar, Diegodescobar (at) gmv.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Januar 2026
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:243
DOI:10.1016/j.actaastro.2026.01.063
Seitenbereich:Seiten 207-219
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Zhu, Zheng Honggzhu (at) yorku.caNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:2024 75th IAC Milan
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Covariance realism Data fusion Special perturbations catalogue Mahalanobis distance
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DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Canal, Pietro
Hinterlegt am:04 Mai 2026 12:29
Letzte Änderung:04 Mai 2026 12:29

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