0048] 利用航天器上探测器所得数据进行航天器威胁预警的具体流程按顺序描述如 下：
[0049] 从四层节点有无天线阵 ， 进行观测节点，航天器上安装的红外线探测器根据环境信息进行探测，并根据探测结果传 到航天器系统进行分析；
[0050] 第2步，如果红外成像图没有多个峰值，可能不带有大面积天线阵，那么根据表2 可知，目标航天器带有战斗部的概率为〇. 9,无战斗部的概率是0. 1 ;
[0051] 第3步，如果观测到的目标航天器携带明显的燃料部和大喷管，说明目标航天器 变轨能力强，否则变轨能力弱。当实例1中目标变轨能力强时，目标航天器攻击能力强的概 率是〇. 8,攻击能力弱的概率是0. 2。根据表3及概率论中的贝叶斯公式可知，目标攻击能 力为强的概率可以算出〇· 8858,攻击能力弱的概率为0· 1142。
[0052] 第4步，航天器上探测器测得，目标航天器无天线阵，RCS周期为中，RCS均值为小， 稳定姿态为三轴稳定姿态，且已得目标攻击能力强的概率〇. 8858已得，那么由表4可知，目 标类型为攻击型卫星的概率是0. 2249,目标类型为普通卫星的概率为0. 0756,目标类型为 空间站的概率为〇. 0043,目标类型为空间碎片的概率为0. 4270,目标类型为导弹的概率为 0.2682〇
[0053] 第5步，再次结合航天器上探测器及地面传送信息，可知在相对速度由慢变快，相 对距离由远及近，目标航天器轨道由无相交点变轨成有相交点，发射地区为非盟国，结合已 得的目标类型，可以通过表6,表7和表8求得目标的威胁程度为高的概率由开始的零而逐 渐增大，在最后时刻威胁程度高的概率为0. 9333,可知对于此类目标，我方航天器要采取紧 急预警措施。
[0054]实例 2 :
[0055] 某一时刻探测器出现故障的情况进行航天器预警的具体流程按顺序描述如下：
[0056]
从四层节点有无天线阵 进行观测节点，航天器上安装的红外线探测器根据环境信息进行探测，并根据探测结果传 到航天器系统进行分析；
[0057] 第2步，航天器上安装的红外线探测器根据环境信息进行探测，并根据探测结果 传到航天器系统进行分析，如果红外成像图没有多个峰值，可能带有大面积天线阵，那么根 据表2可知，目标航天器带有战斗部的概率为0. 3,无战斗部的概率是0. 7 ;
[0058] 第3步，观测到的目标航天器携带明显的燃料室和大喷管，推测可能目标航天器 变轨能力强。因为实例2中目标变轨能力强时，目标航天器攻击能力强的概率是0· 8,攻击 能力弱的概率是〇. 2。根据表3及概率论中的贝叶斯公式可知，目标在该情况下，第6个时 刻的攻击能力强的概率是〇· 5517。
[0059] 第4步，航天器上探测器测得，目标航天器无天线阵，RCS周期为中，RCS周期均值 为小，稳定姿态为自旋稳定姿态，且由步骤（1)测得目标攻击能力强的概率〇. 5517已得，那 么由表4可知，在探测器所得条件下目标类型为攻击型卫星的概率是0. 8895。
[0060] 第5步，再结合航天器上探测器及地面传送信息，可知在如下情况：相对速度由 慢变快，相对距离由远及近，目标航天器轨道由无相交点变轨成有相交点，发射地区为非盟 国，结合由第4步得到的目标类型，通过表6,表7和表8得目标的威胁程度为高的概率由零 而逐渐增大，在第6时刻威胁程度高的概率为0. 8204,可知对于此类目标，我方航天器要采 取紧急预警措施。
[0061] 同时还发现，若在第7时刻航天器上部分探测器出现问题，按照探测器出现错误 且没有前后时刻转移概率的情况下，此时刻算出的威胁程度高的概率是〇. 0976,这样会极 大地影响我方航天器采取措施。
[0062] 本发明利用表8可知，根据前一时刻航天器威胁程度高转移到现在时刻航天器威 胁程度低的概率仅为0. 1，故最终结果保持威胁程度高的概率仍为0. 4754,使预警系统时 刻保持警惕。
【主权项】
1. 一种基于概率理论的航天器智能预警方法，其特征在于包括下述步骤： 第1步：航天器威胁等级由网络各个节点输入数值综合计算所得，航天器预警网络按 照对结果的影响分为四层，第一层为相对距离、相对速度、目标类型、发射地区、有无轨道相 交和前一时刻威胁等级六个判断节点；其中，目标类型下分第二层节点为RCS(雷达散射面 积Radar化OSSSection)大小、RCS周期、攻击能力、稳定方式和有无天线阵；其中攻击能 力节点下分第Ξ层节点为有无战斗部和变轨能力；其中有无战斗部节点下分第四层节点为 有无天线阵； 当预警网络开始工作的时候，探测器为网络多个端点输入数据，不同的输入节点有不 同的输入状态量，每个节点的不同状态量如表1所示，当下层节点有输入值时，根据贝叶斯 公式即可在观测节点输入观测数据P(x)W后，推断出上级 节点的在每种状态量P(y)的可能取值的概率，利用贝叶斯公式及先验概率P(yIX)，可W最 终得到P(y)，即通过下级节点状态的概率，获得上级节点各状态的概率，其中，贝叶斯公式 中y代表上级网络节点状态，X代表连接线的下级网络节点状态； 表1各目标特性可取变量状态表第2步，有无战斗部节点的概率由节点目标有无天线阵的不同概率得知，当观测节点 得到有无天线阵观测值后，根据贝叶斯公式和表2即可W得到分别在有天线阵或无天线阵 的条件下，有战斗部和无战斗部的概率取值： 表2目标航天器有无战斗部条件概率表第3步，节点攻击能力的概率由第Ξ层网络节点有无战斗部和变轨能力决定：有战斗 部的目标攻击能力定义为强，无战斗部的目标攻击能力定义为弱，若目标带有燃料箱则变 轨能力强，若没有燃料箱则变轨能力弱，根据第Ξ层网络节点"变轨能力"和"有无战斗部" 输入值，根据贝叶斯公式和表3,得到目标攻击能力分别为强和弱条件下的取值概率； 表3目标攻击能力概率表第4步，根据第二层网络节点RCS周期、RCS面积、攻击能力、稳定方式和天线阵观测节 点的输入值，根据贝叶斯公式和表4、5可W得到在运些输入条件下目标类型分别为空间碎 片、导弹、攻击型卫星、空间站、普通卫星的可能的概率值，目标类型节点概率由第二层网络 节点计算得到； 4. 1目标类型由RCS面积判断：雷达反射面积在40(Mbsm W上定义为大，雷达散射面积 在5(Mbsm定义为小，雷达散射面积在5(Mbsm到40(Mbsm之间定义为中； 4.2目标类型由RCS周期判断：目标具有章动、旋转或翻滚等姿态运动时，其雷达散射 面积观测序列会有一个周期性变化，RCS周期在600s W上为长，RCS周期在50s W下为短， RCS周期在50s至600s之间为中； 4. 3目标类型由攻击能力判断，在第3步中已经获得攻击能力分别强或弱条件下的不 同概率值； 4.4目标类型由稳定方式判断：若目标是导弹、卫星或空间站，则会有相应的姿态控 审IJ，当对应RCS周期中长且峰值唯一则定义为自旋稳定，若对应RCS周期中长且峰值不唯 一，则定义为Ξ轴稳定，若RCS周期短则为不稳定； 若目标是是碎片，则定义为不稳定； 4.5目标类型由是否天线阵类型判断，若探测到的大规模天线阵是对地定向，即定义为 是轨道坐标系中的Z轴方向；若探测到的天线在轨道坐标系的速度轴方向上，即定义为X轴 方向；若没有探测到天线阵，即定义没有天线阵； 表4目标类型的条件概率表第5步，根据第一层网络节点相对速度、相对距离、发射地区、有无轨道相交、目标类 型、前一时刻目标威胁程度的各个输入值进行判断： 5. 1威胁程度受到相对距离的影响：相对距离是判断对方是否有攻击倾向的重要途 径，相对距离在50kmW上定义为远，相对距离在10kmW内为近，相对距离在10km至50km 之间定义为中； 5. 2威胁程度受到相对速度的影响：相对速度是判断对方时候是否有攻击企图的重要 依据，若目标接近我方相对速度大于lOkm/s，定义相对速度为快；若目标接近我方相对速 度小于Ikm/s，定义相对速度为慢；若目标接近我方相对速度在Ikm/s至lOkm/s之间则定 义为中； 5. 3威胁程度受到目标类型的影响：导弹和攻击性卫星的威胁程度大，通讯卫星和空 间碎片及其他空间物体威胁程度小； 5. 4威胁程度受到发射地区的影响：敌对国发射的目标定义为敌方，我方与同盟国发 射的目标定义为友，无法得知目标发射地区的情况为未知； 5. 5威胁程度受到有无轨道相交的影响：相交是指目标与我方航天器轨道相交且双方 同时到达交点的过渡轨道，且时间上要在同一时间到达两个轨道交点； 5. 6威胁程度受上一时刻目标威胁程的影响：假设动态概率过程是马尔科夫的，即当 前t时刻的概率只与（t-1)时刻有关，且相邻时间的条件概率过程是平稳的，本发明将 (t-1)时刻目标威胁程度值作为当前时刻目标威胁输入节点之一，避免某一时刻探测器出 现误差而使结果发生突变，当（t-1)时刻威胁程度低，则t时刻威胁程度低的概率大，（t-1) 时刻威胁程度高，t刻威胁程度高的概率大； 表6目标威胁程度条件概率表结合贝叶斯公式和表6、7、8,可W得到目标威胁程度分别为"高"、"中"、"低"的概率值， 即得到网络最终输出结果目标威胁程度，威胁程度数值是由第一层网络中每个节点计算可 得到。
【专利摘要】本发明提供了一种基于概率理论的航天器智能预警方法，探测器为网络多个端点输入数据，当下层节点有输入值时，即在观测节点输入观测数据，推断出上级节点的在每种状态量的可能取值的概率，利用贝叶斯公式及先验概率，通过下级节点状态的概率，最终获得上级节点各状态的概率，本发明的航天器预警网络作为一种综合利用概率论和图论进行不确定性分析和推理的有效工具，能方便快速地处理不确定信息之间的因果关系，且计算简单，运算量少，收敛性和实时性好，可以用于解决空间目标航天器对我方平台威胁等级评估的问题。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105243278
【申请号】CN201510682617
【发明人】岳晓奎, 陈园园, 宁昕, 袁建平
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月20日