空间目标天基成像探测信噪比分析

基于光散射理论和轨道动力学,引入区域分解、网格划分和矢量坐标变换的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标等效星等的数学模型。结合空间目标天基成像探测的噪声来源建立了空间目标探测信噪比的数学模型。以空间目标天基红外系统为例,根据目标的结构特性、材料特性、背景特性、轨道特性及探测器的轨道特性、性能参数等,计算了目标等效星等和目标探测信噪比随时间的变化关系。结果表明,目标等效星等在观测时间内存在约3个星等的差别,导致目标探测信噪比在观测过程中也随之变化。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标天基成像探测信噪比的动态分析。     

天基可见光相机探测距离仿真分析

探测距离是衡量空间目标天基可见光相机探测、识别能力的一项重要指标.本文从辐射度学和光度学出发,通过对目标光度特性、天空背景特性、CCD噪声特性进行计算分析,建立了信噪比模型,信噪比模型是关于探测距离和成像像元个数的隐式.根据Johnson法则中成像像元个数与探测效果的对应关系,得出探测信噪比、探测距离与探测效果之间的关...     

空间碎片天基探测相机光学系统设计

论述了空间碎片探测的方式和特点。通过讨论天基光学探测系统的应用要求,确定了系统的技术指标,实现了对亮度不小于六等星目标的探测,目标定位精度可达3.5。通过分析,在设计过程中有效控制了视场内强光源形成的杂光影响,实现可同时观测亮暗目标的性能。系统焦距82 mm,入瞳直径70 mm,视场1010,在450~900 nm谱段范围,2 600~9 800 K色温范围内,0.85视场内像点能量质心偏差优于3m,各色温之间质心偏差优于1m,22像元内弥散斑能量集中度不大于75%,33像元内弥散斑能量集中度不小于90%。采用遮光罩和镜头结构消除杂光,通过仿真分析表明在太阳抑制角大于50时,系统PST不高于10-8量级,可以满足暗目标观测要求。     

天基空间目标可见光遥感器的先期研究

分析了天基空间目标可见光探测技术的优势和可实施性,详细讨论了天基空间目标可见光探测的任务需求和工作模式,以及遥感器的总体技术方案和工作原理,并对遥感器实例指标进行了分析,最后给出了开展进一步工作的建议.     

空间目标可见光特性与探测距离估算

在空间目标可见光探测系统中,对探测能力的分析和评估是进行可见光相机设计的前提之一.分析了天基空间目标可见光反射特性和探测背景,并进行了探测噪声分析,又从辐射学角度导出了空间目标可见光反射体探测距离估算方程,结合实例求解了最大探测距离.当目标充满可见光相机的瞬时视场时,相机获取的目标信息与距离无关,而与本身的瞬时视场有关.最后通过采用积分球模拟反射体测试辐照度,反求系统信噪比,间接验证了可见光相机对空间目标的探测能力.     

轻型高灵敏暗弱空间目标探测光学相机技术

天基光学相机是空间目标探测的重要手段,世界主要航天大国大力发展天基空间目标探测技术以确保空间态势感知能力。首先介绍了国外应用于微纳卫星平台的典型空间目标探测光学相机,分析了天基光学探测手段的优势。其次针对基于微纳卫星平台的空间目标探测应用需求,提出“高效率镜头结合高灵敏器件”解决方案,并对光学相机进行了性能评估与设计参数分解。最后针对应用指标要求开展了系统设计与相机研制,并通过地面试验进行了性能验证,达到了预期探测效果,实现了5 kg级光学相机优于13星等的探测能力,可广泛部署于微纳卫星平台,为我国空间碎片研究、航天器碰撞预警提供高实时性数据支撑。     

强背景下光电系统空间目标探测能力

光电系统可见光探测在空间目标监测中发挥着重要作用,而强背景下空间目标探测一直是限制光电探测设备能力的瓶颈;为了提高光电系统实际探测能力,从系统探测能力表征参数-信噪比入手,分析了系统探测信噪比的理论公式和选择原则;针对强背景对光电系统探测信噪比的影响,分析给出了不同光谱滤波方式对光电系统探测信噪比的影响程度; 分析了不同布站方式对系统探测能力的影响,并开展了实际观测测量。理论分析表明,采用合适的光谱滤波技术可有效提高光电系统的探测能力,系统探测信噪比提高1 倍;通过合理布设光电系统的观测站点,使得光电系统对空间目标的探测能力显著提高,对目标的可探测概率从51%提高到96%,理论分析与实验观测结果基本一致。     

相机阵列在空间目标观测中的应用综述

相对大口径光学系统,相机阵列光学系统具有开发周期短、成本低的特点,近年来,被广泛使用于空间目标观测项目,以实现低成本、大视场、高分辨率、高探测能力的光学观测,在太空安全中具有重要的应用价值。介绍了国内外相机阵列光学系统在空间目标观测中的应用现状与最新进展,针对空间目标观测中的需求,着重从视场、分辨率、探测能力三个方向分别对相机阵列光学系统的结构组成和性能参数进行介绍,并进行比较,总结了相机阵列光学系统在空间目标观测中存在的问题及发展趋势。     

空间目标天基光学观测模式分析

对空间目标的监视可采用地基和天基两种方式实现。与地基观测相比，天基观测在空域覆盖性和监视时效性等方面具有较大优势，空间目标天基观测技术已成为当今空间领域的前沿性技术。目前，许多国家和组织都在大力发展空间目标天基观测技术。天基光学观测可采用光学栅栏、特定天区和地球同步带搜索方式实现空间目标的捕获；可通过恒星跟踪和天文定位方法获取空间目标的位置信息；可采用等待或跟踪方式实现对目标的成像。     

空间目标白天光电探测能力分析

天空背景在白天时的强光给空间目标的光电探测带来了很大的难度,针对白天探测的特点,基于极限探测信噪比、对比度及极限探测星等探测能力模型,说明了光谱滤波方法能有效提高白天探测能力,对比各种滤波效果,提出窄带滤波作为最优光谱滤波方法。从光学系统参数角度出发,通过分析计算得出在一定条件下综合权衡各参数的影响,减小视场,提高光学探测口径,增大焦距,有利于提高白天光电探测能力,为光学探测器的设计提供了一定的参考依据。     

基于HSV颜色空间的运动目标检测方法

针对在目标检测过程中光照变化对检测结果的影响,提出一种基于HSV颜色空间的运动目标检测方法。首先采用帧间差分分离出运动目标区域,将该区域转换为HSV颜色空间,用形态学对区域进行处理,消除噪声影响。然后利用各分量的相互独立性及H分量对光照不敏感的特性,应用自适应阈值分割方法,对运动目标实现准确分割。实验表明,该方法能够实现对运动目标的准确检测,消除帧间差分产生的图像空洞,对光照变化剧烈的目标也能实现准确分割,具有较强的鲁棒性。     

空间目标红外成像特性建模与仿真

基于空间目标成像特性的几何模型,引入了区域分解、网格划分的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标红外光谱特性与成像特性的数学模型,给出了目标在探测器入瞳处及像面上的能量分布计算公式。基于目标和探测器的轨道参数,分析了空间目标的成像条件,给出了成像角度和成像尺度判断的数学依据。以风云一号卫星和伽利略卫星为例,根据目标的结构特性、材料特性、轨道特性等确定输入条件,计算获得了目标在探测器入瞳处的辐射照度及目标红外星等随时间的变化关系,同时获得了目标灰度图像随时间的变化特征。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标红外成像特性的动态模拟。     

新型空间相机偏流角调整方法

针对目前国内光学成像侦察卫星成像模式单一、对曲线条带状目标侦察效率低下的现状,开展了以相机实时像移补偿技术为基础的一种新型空间相机偏流角调整方法的研究。介绍了新型空间相机偏流角调整方法的原理,并设计了一种可使空间相机实现实时像移补偿的偏流调整机构。区别于传统的TDI-CCD拼接后整体旋转调偏流方式,该机构实现了TDI-CCD分片旋转调偏流,以达到空间相机实时像移补偿的目的。最后,进行了偏流机构传动精度分析与测试,分析与测试结果均表明:所设计的偏流调整机构传动精度高,结构系统响应速度快,可满足相机敏捷成像侦查任务。     

基于云台摄像机的快速移动人群的检测与跟踪

为了实现校园的安全监控,提出了基于云台摄像机的快速移动人群的检测与跟踪算法。介绍了云台摄像机用于校园安全监控的基本构成。为了更好地实现云台摄像头对于移动人群的检测与跟踪,建立了基于现实的精确摄像机模型,提出了摄像机自旋转角度约束的摄像机模型。通过最新的核相关滤波器跟踪算法(KCF)实现对运动着的人群检测与跟踪。运用Matlab仿真实验比较该方法和卡尔曼滤波跟踪算法,选择最优方法和相关滤波器跟踪算法来实现检测与跟踪要求。结果表明:相比较于传统的卡尔曼滤波跟踪算法,KFC算法的跟踪精度优于传统方法,精度多数情况下能达到90%以上,高于卡尔曼滤波跟踪算法的60%,检测与跟踪效果达到要求。     

基于数字摄像技术的能见度检测

为了更好地进行能见度的自动检测和全程检测,采用一种基于数字摄像技术的能见度检测方法：读入图像经过预处理设置＂兴趣域＂,提取出对比度大于亮度对比感阈的人眼可分辨像素点,然后通过建立摄像机参数模型,计算出这些点到摄像机的距离,取其最大值即为能见度值。在自行研制的高速公路视频监控系统上,采集某段高速公路上的视频监控图像,进行能见度检测实验,得到923组的观测实验结果。实验结果表明,该算法与人眼观察一致,并对噪声有较好的鲁棒性。     

空间目标光谱偏振特性

偏振特性及其变化反映了目标的状态信息。文中讨论了采用偏振探测的方法对空间目标探测的思路与可行性,介绍了空间目标偏振测量装置,给出了空间目标的光谱偏振观测结果,并测量了与实测目标相似的空间目标缩比模型的偏振特性,对实测结果与仿真实验结果进行比较分析,结果显示两者的偏振特性变化趋势符合的很好,验证了空间目标光谱偏振观测技术的有效性。研究表明,空间目标有其自身的偏振特性变化规律,偏振度由午夜时的5 ％增加到黎明前的23.8 %,其中太阳能电池板姿态对卫星的偏振特性影响尤为明显。说明了偏振观测是空间目标探测与识别的新方法。     

一种监控摄像机干扰检测模型

为减少监控干扰检测中因特殊场景引起的误检测,文中提出一种基于Siamese 架构的SCG(Siamese with Convolutional Gated Recurrent Unit)模型,利用视频片段间的潜在相似性来区分特殊场景与干扰事件.通过在Siamese架构中融合改进ConvGRU 网络,使模型充分利用监控视...     

蒸发波导环境中的雷达探测性能分析

应用抛物型方程和电波传播的基本理论,计算了电磁波在近海面中性层结条件蒸发波导中和标准大气中的传输损耗,得到了蒸发波导中电磁场的空间分布特性.利用伪彩色图分析了蒸发波导厚度、天线高度和发射仰角对雷达探测性能的影响,数值仿真克服了目前射线描迹技术尚不能精确描述空间场分布的缺点,为有效预测雷达系统的探测盲区以及覆盖区提供了可靠的依据.     

一种新的目标检测算法及其应用研究

通过对雷达回波数据的分析与理论研究,提出了一种基于目标回波特性的检测方法,并结合较低的虚警门限,提高了目标的检测概率,实现了参数的高精度提取。同时,由于该算法计算量小,适合全程全方位高精度点迹凝聚的实现。     

基于数字微镜的可见光目标模拟器系统设计

可见光目标模拟器是可见光成像系统半实物仿真的重要组成,而基于数字微镜DMD的可见光目标模拟器系统更是具有高分辨率、高可靠性和数字控制和响应时间短的特点.本文在分析了可见光目标模拟系统的结构与原理的基础上,设计了一种可变通光量的可见光目标模拟器系统,最终解决了DMD的驱动控制、光学投影和通光量控制等技术问题,并通过实验成功验证了目标模拟器系统的各项功能.