阅读说明：本技术 一种空间目标姿态可探测性度量方法 (Space target attitude detectability measurement method ) 是由 张海明 逯力红 侯晴宇 高慧 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种空间目标姿态可探测性度量方法。通过对在轨空间目标的光度信号进行仿真,并在仿真结果基础上结合理论分析,提出了一种基于光度信号的姿态可探测性度量,即通过对光度信号的离散程度及同一光度信号下对应的姿态变化角的离散程度进行分析计算,进而说明空间目标的姿态可探测性。本发明解决了没有具体的评判标准来说明用仿真所得的光度信号对姿态进行研究的难易程度的问题,并利用该度量对影响姿态可探测性的因素进行了分析,得到了针对不同情况下的空间目标姿态可探测性。(The invention discloses a spatial target attitude detectability measurement method. By simulating the photometric signal of the on-orbit space target and combining theoretical analysis on the basis of the simulation result, the attitude detectability measurement based on the photometric signal is provided, namely, the attitude detectability of the space target is further explained by analyzing and calculating the discrete degree of the photometric signal and the discrete degree of the corresponding attitude change angle under the same photometric signal. The invention solves the problem that no specific judgment standard is used for explaining the difficulty degree of researching the gesture by using photometric signals obtained by simulation, and the spatial target gesture detectability under different conditions is obtained by analyzing factors influencing the gesture detectability by using the measurement.)

一种空间目标姿态可探测性度量方法

技术领域

本发明涉及空间目标识别领域，具体的说是一种空间目标姿态可探测性度量方法。

背景技术

随着空间探测技术的发展以及人类对空间利用的愈加重视与依赖，空间已成为维护国家安全和国家利益所必须占据的战略制高点。空间态势感知在实施其他空间行动中起到了很大的作用，空间态势感知的能力水平与空间对抗能力的发挥有着紧密的关系。因此，围绕空间目标态势感知的研究越来越受重视。

目前，国内外学者已经对光度信号进行了大量研究，其中大部分的研究工作集中在空间目标的辐射及反射特性、在轨空间目标的特性建模、空间目标数据的仿真建模等，这些研究对本文的研究都有着很重要的参考价值。但是在目前的研究中，还没有一个具体的评判标准来说明用所得的光度信号对姿态进行研究的难易程度。

发明内容

为解决上述问题，本发明过对不同情况下目标卫星进行了大量仿真并结合理论研究，提出了一种基于光度信号分析的姿态可探测性度量，技术方案如下：

(1)根据空间目标达到能够被探测到的要求，确保光度信号是能够被探测到的；

(2)步骤(1)确定后，对不同光度信号进行空间目标姿态可探测性的分析；

(3)基于步骤(2)，建立一个可用来描述空间目标姿态可探测性的度量以衡量通过光度信号进行姿态探测的难易程度。

较佳地，步骤(1)所述空间目标为在分析了空间目标的结构参数、轨道参数、材料参数、姿态矩阵等信息的获取方法之后所建立的仿真平台中的空间目标。

较佳地，步骤(1)所述光度信号为目标反射太阳光至探测器入瞳处的光度信号值。

较佳地，步骤(1)所述光度信号受到观测卫星与目标卫星之间的相对位置关系、太阳与目标卫星相对位置关系、及目标卫星姿态等多种因素的影响。

较佳地，步骤(2)具体为：

1)选取当目标卫星在整个轨道运行中能够被太阳照射到的部分轨道，改变观测卫星与目标卫星的相对位置，对不同距离的观测卫星接收到的目标卫星的光度信号进行仿真；

2)根据求得的光度信号进行计算，可以求得在不同时刻的SNR值，认为当 SNR≥6时信号是可探测的；

3)在确定在当前所选的条件下得到的光度信号是可探测的情况下，对确定轨道因素、材料因素、卫星模型，对在该轨道上一点运行的卫星的不同姿态进行分析，即在其他因素不发生改变的情况下，仅有姿态发生变化，此时，根据得到的不同光度信号进行姿态可探测的分析。

4)当目标卫星绕x、y、z轴转动不同角度时，根据大量实验可知旋转姿态角度与所得光度信号并非是一一对应的关系，即不同的旋转角可能会对应着相同的光度信号值。

较佳地，步骤(3)具体为：

1)将在姿态发生变化时所得光度信号进行等间隔划分；

2)选取光度信号在同一区间内的数据，并将这些数据对应的姿态变化角度划分到一个区间内；

3)选取可描述数据离散程度的均方差来对同一光度信号值区间内的角度的离散情况进行描述；

4)建立一个描述根据所选区间宽度划分得出的直方图每个区间对应的光度信号的离散程度的量；

5)综合考虑步骤3)和步骤4)，可得到评估空间目标姿态可探测性的度量。

本发明具有以下优点：

本发明针对在轨空间目标的光度信号，提出了一种基于光度信息的姿态可探测性度量，即通过对仿真得到的光度信号及同一光度信号下对应的姿态变化角的离散程度进行分析计算，进而说明空间目标的姿态可探测性。并利用该度量对影响姿态可探测性的因素进行了分析，得到了针对不同情况下，空间目标的姿态可探测性。填补了目前国内没有相关技术的空白。

附图说明

图1为本发明提供的空间目标姿态可探测性度量的原理流程图；

图2为本发明提供的光度信号获取流程；

图3目标卫星与观测卫星不同距离时仿真得到的光度信号与可探测性判断；

图4为对仿真得到的光度信号进行区间划分的示意图；

图5为目标卫星分别绕x、y、z轴转动得到的光度信号；

图6为在轨道、材料、卫星模型等因素都确定下来的情况下，该轨道上一点运行的目标卫星不同姿态得出的光度信号；

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明作进行一步说明。本发明的光度信号获取流程图2所示。

本发明的实例选取了确定的结构特性参数、材料特性参数、目标星与观测星的轨道特性参数的空间目标进行仿真分析。

图5为目标卫星分别绕x、y、z轴转动得到的光度信号。

图6为在轨道、材料、卫星模型等因素都确定下来的情况下，该轨道上一点运行的目标卫星不同姿态得出的光度信号。

一种基于光度信号分析的姿态可探测性度量，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据空间目标能够被探测到的要求，确保得到的光度信号是能够被探测到的；

(2)步骤(1)确定后，对不同光度信号进行空间目标姿态可探测性的分析；

(3)基于步骤(2)，建立一个可用来描述空间目标姿态可探测性的度量以衡量通过光度信号进行姿态探测的难易程度。

所述空间目标为仿真平台中进行仿真的空间目标，该仿真平台利用获取得到的空间目标的结构参数、轨道参数、材料参数、姿态矩阵等信息进行空间目标光度信号的仿真。

所述光度信号为目标反射太阳光至探测器入瞳处的光度信号值。

所述步骤(2)具体为：

1)选取当目标卫星在整个轨道运行中能够被太阳照射到的部分轨道，改变观测卫星与目标卫星的相对位置，对不同距离的观测卫星接收到的目标卫星的光度信号进行仿真；

2)根据求得的光度信号进行计算，可以求得在不同时刻的SNR值，当SNR≥6 时认为信号可探测的；

3)在确定在所选的条件下得到的光度信号是可探测的情况下，对确定轨道因素、材料因素、卫星模型，对在该轨道上一点运行的卫星的不同姿态进行分析，即在其他因素不发生改变的情况下，仅有目标姿态发生变化，此时，根据得到的不同光度信号进行姿态可探测的分析。

4)当目标卫星绕x、y、z轴转动不同角度时，根据大量实验可知旋转姿态角度与所得光度信号并非是一一对应的关系，即不同的旋转角可能会对应着相同的光度信号值。

所述步骤(3)具体为：

1)将在姿态发生变化时所得光度信号进行等间隔划分；

2)选取光度信号在同一区间内的数据，并将这些数据对应的姿态变化角度划分到一个区间内；

3)选取可描述数据集散程度的均方差来对同一光度信号值区间内的角度的离散情况进行描述；

4)建立一个描述相同光度信号值对应数据的角度离散程度的量；

5)建立一个描述根据所选区间宽度划分得出的直方图每个区间对应的光度信号的值的离散程度的量；；

6)综合考虑步骤4)和步骤5)，可得到评估空间目标姿态可探测性的度量。

上述方法针对目前国内没有评判空间目标姿态可探测性标准的现状，提出了一个空间目标姿态可探测性度量。