[发明专利]一种基于信息熵的空间物体姿态稳定状态判定方法

说明书

本发明属于地基光电观测领域，公开了一种基于信息熵的空间物体姿态稳定状态判定方法，方法包括以下步骤：观测获取高精度的同步轨道空间物体光度信息；数据时长判定；信息熵的计算；姿态稳定状态判定。本方法利用信息熵对光学望远镜观测获取光度信息分析获取同步轨道空间物体姿态稳定状态的方法，该方法利用一系列的时间‑目标星等数据可迅速判定观测同步轨道空间物体的姿态稳定状态。本发明能够快速推广应用至我国现有的地基光电探测设备上，无需硬件改动即可形成一定的同步轨道空间物体的姿态稳定状态判定能力。

技术领域

本发明属于地基光电观测领域，涉及一种同步轨道空间物体姿态稳定状态的判定方法。

背景技术

姿态稳定状态是空间物体的一个重要特征，现代卫星或空间目标都设计为维持一个稳定姿态，以保证空间载荷或天线的可控指向，一旦失去姿态，大部分的卫星即可认为失去工作能力，姿态的稳定与否在某种程度上表征了卫星的工作状态，据此，我们可以利用姿态稳定状态来区分卫星和空间碎片、稳定卫星与失控卫星。

信息熵代表数据信息的混乱程度，处于正常稳定状态的卫星其光度信息应保持某种特定稳定状态，一旦这种稳定状态被打破，信息熵也随之变化。稳定状态和失稳状态将在光度信息熵熵将会存在的差别，为其稳定状态的判定提供了依据。

在日常监测中，可使用信息熵作为空间物体是否异常的数值化判据。信息熵在物理上对应表面结构的复杂度和姿态变化复杂度。一颗正常的卫星，其光度特征应该是缓和的，对应的信息熵值较小，姿态失控的空间物体的光度特征是混乱的，其信息熵值较大。

发明内容

本方法克服了雷达手段对中高轨空间物体观测能力的不足，提出了利用光学望远镜观测分析获取同步轨道空间物体姿态稳定状态的方法，该方法可迅速判定同步轨道空间物体的姿态稳定状态，即姿态稳定或姿态失稳。

所述方法包括以下步骤：

步骤一：观测获取高精度的空间物体的光度信息

(1)拍摄光度标定辅助图像：本底图像、平场图像、标准星图像；

(2)拍摄空间物体图像；

(3)对图像进行校正(本底改正和平场改正)，提高信噪比；

(4)孔径测光，证认图像中的观测目标，计算目标的半高全宽；

(5)计算空间物体的仪器星等，根据空间物体的半高全宽，选择天光孔径大小，去除天光背景对空间物体测光的影响，得到空间物体的仪器星等；

(6)选择LANDOLT星作为较差测光的标准星，计算转换得到空间物体的视星等，进行流量定标，得到空间物体的视星等。

步骤二：光度数据检验

(1)检验数据时长，确定时间跨度不小于1小时；

(2)数据点不少于100个。

步骤三：信息熵的计算

(1)采用既定的公式计算，遍历所用数据，计算获取该空间物体该段光度数据的信息熵

步骤四：姿态稳定状态判定

1.以0.1为阈值，分析判定空间物体的姿态稳定状态；

2.信息熵大于0.1的，判定为姿态失稳；

3.信息熵小于等于0.1，判定为姿态稳定。

本发明的技术方案与现有技术相比具有如下技术效果：

1.具有被动式无源接收特性，由于利用太阳作为照射源，探测行为不易被发现，隐蔽性强。