基于加权信息熵的航天器姿态稳定自动监测

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1、第２２卷第５期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＯｃｔ．２０１６基于加权信息熵的航天器姿态稳定自动监测张宽，韩威华（北京航天飞行控制中心，北京１０００９４）摘要：为监视航天器的姿态控制稳定度以为后续飞行控制决策提供依据，提出了一种基于加权信息熵的航天器姿态稳定监测方法，该方法使用加权信息熵计算航天器姿态局部时域内的非线性变化复杂度，进而量化评估航天器的姿态稳定性，可对航天器的姿态稳定进行自动辅助监视和判断。探月三期再入返回飞行试验任务期间的１７次调姿数据验证了方法的有效性，并且发现了某次调姿后俯仰角和偏航角均未收

2、敛和稳定，此现象在任务期间并未被测控人员监视发现，进一步证明亟需开展航天器姿态稳定自动辅助监视和判断的必要性。关键词：姿态稳定；加权信息熵；自动监视与判断中图分类号：ＴＰ３１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０５⁃０６０８⁃０５ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＡｔｔｉｔｕｄｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＷｅｉｇｈｔｅｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｔｒｏｐｙＺＨＡＮＧＫｕａｎ，ＨＡＮＷｅｉｈｕａ（ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒ

3、ａｃｔ：Ｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕｌｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｄｅｃｉｓｉｏｎ⁃ｍａｋｉｎｇ，ａｗｅｉｇｈｔｅｄｅｎｔｒｏｐｙｂａｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔａｔｔｉｔｕｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｅｎｔｒｏｐｙｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｎｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈ．Ｔｈｅｄａｔａｏｆ１７ａｔｔｉｔ

4、ｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｓｆｒｏｍｔｈｅｒｅｅｎｔｒｙｆｌｉｇｈｔｍｉｓｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅ３ｒｄｐｈａｓｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗｅｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｔｅｓｔｏｕｒａｐｐｒｏａｃｈ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｔｈａｔｔｈｅｐｉｔｃｈａｎｄｙａｗｄｉｄｎｏｔｃｏｎｖｅｒｇｅａｎｄｓｔｉｌｌｃｈａｎｇｅｄａｆｔｅｒｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｗａｓｆｏｕｎｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓｎｏｔｍｏｎｉｔｏｒｅｄ

5、ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｖｅｄｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｎｄｕｒｇｅｎｃｙｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｊｕｄｇｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅ⁃ｃｒａｆｔａｔｔｉｔｕｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｔｔｉｔｕｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｗｅｉｇｈｔｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｎｔｒｏｐｙ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｊｕｄｇｅｍｅｎｔ［３］态稳定度主要采用人工监视的方法，该方法需１引言要监视者掌握遥测参数的物理意义和航天器的功保证航天器长期高精度、高可靠性和高稳定能、结构和总体

6、情况等知识，一般是飞行控制专家性运行，必须保证足够的姿态控制稳定度。姿态或航天器研制人员，知识素质要求高。随着我国控制稳定度不够，会产生推力器抖动、姿态控制性航天事业的迅猛发展，多任务成并行态势、未来空［１］能降低和太阳帆板结构损坏等诸多问题。监间站需长期运营，从航天任务和值守周期两个角视航天器的姿态控制稳定度，为后续飞行控制决度都需要大量的专业监视人员，仅仅依靠增加监策提供依据，对于顺利开展并完成航天飞控任务视人员已经远远无法满足任务的需求。因此，在［２］具有重要意义。人工监视的同时，亟需研究并发展航天器自动辅目前，在我国航天测控过程中监视航天器姿助监视

7、和判断技术。收稿日期：２０１５⁃０７⁃０６；修回日期：２０１６⁃０８⁃１０基金项目：国家自然科学基金（１１４０３００１）作者简介：张宽（１９８４－），男，硕士，工程师，研究方向为航天测控数据挖掘。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｋｕａ＠ｍａｉｌ．ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ第５期张宽，等．基于加权信息熵的航天器姿态稳定自动监测６０９航天器自动辅助监视和判断目前多采用遥测［２⁃６］参数阈值比判的方法，即针对表征航天器健康状态或工作性能的遥测参数给出异常超限阈值，遥测参数值如果超出阈值则报警异常。超限阈值的确定通常采用领域专家和数据挖掘两种方法。影响航天器在轨姿态稳定的因素

8、很多，如航天器挠性结构、姿态控制系统控制能力、空间环境［１］等，且