白天空间目标激光测距微弱信号探测方法

白天空间目标激光测距数据有助于提高空间目标定轨精度,在航天科研方面具有重要应用价值。白天天空背景较亮,激光测距回波信号一般很弱,从较强背景光中识别出微弱的空间目标激光回波信号十分困难。针对白天空间目标激光测距微弱信号探测技术难题,从白天天空背景噪声影响估算入手,计算了不同探测阈值情况下的测距虚警率,分析了白天激光测距距离门宽与探测阈值的关系,给出了白天对空间目标激光测距的回波信号探测阈值,提出了基于多光子探测器的白天激光测距微弱信号探测方法,并对其可行性进行了实验验证,该研究成果可应用于白天空间目标激光测距系统设计及新型激光测距系统发展研究等方面。     

激光主动照明成像实验研究

激光照明成像系统为主动光学系统。在低照度情况下,使用激光对远距离目标进行照明,最终利用激光回波在CCD上成像。通过对激光经大气传输后回波功率的研究,对激光照明成像系统作用距离进行推导。利用886 nm固体激光器和CCD相机建立实验系统,验证利用激光照明在主动探测中的可行性。     

空间CCD凝视成像跟踪系统的作用距离分析

在充分考虑了空间背景光辐射特性以及漫反射目标对相干光和自然光的不同反射特性的基础上,利用信号检测的统计学方法,导出了空间电荷耦合器件(CCD)凝视成像跟踪系统分别在激光照明主动跟踪模式和太阳光照明被动跟踪模式下的作用距离表达式。结果表明,空间CCD凝视成像跟踪系统在脉冲能量为1mJ的激光照明主动跟踪模式下可对1m2空间漫反射目标实现10km量级范围内的跟踪;而利用太阳光照明的被动跟踪模式下的跟踪距离可达几百千米。     

激光辐射对抗系统

本专利设计的系统,是一个对付激光目标指示器的有效对抗系统。在使用激光制导武器时,首先由激光目标指示器发射照明目标的激光束,当激光制导武器寻的器探测到目标反射的激光能时,便咬住被激光照明的目标,直至命中。     

空间目标识别中的激光探测技术

空间目标探测与识别技术是空间资源开发、空间安全等方向应用的前提条件,同其他方式相比,激光探测具有其突出的优势。当前传统的空间监视网是以微波雷达和光学望远镜为基础,激光探测与之相比具有系统简单、效费比高、能探测空间目标多种特征参数的优点。介绍了激光探测空间目标中的空间目标轨道确定、几何形状估计、对装配的光学设备检测和对空间目标的振动识别等几种目标识别技术。最后分析了激光探测在空间目标识别中存在的问题和发展的方向。     

自动跟踪激光照明系统(ATLTSⅡ)

自动跟踪激光照明系统(ATLTSⅡ)配备有一套根据飞行员指令自动跟踪目标的电视系统,和一台激光目标照明器,该照明器以高度的精确性导引武器指向目标.     

激光主动成像系统探测距离方程的研究

为了计算激光主动成像系统的探测距离,借助于激光照明模型,根据成像过程中影响系统成像质量的因素,推导了激光主动成像系统的探测距离方程.根据相机发现识别目标所需要的信噪比阈值,脉冲激光器、ICCD接收器的性能指标,大气消光系数等参数,估计了激光主动成像系统的最大探测距离.利用工作波长为0.532μm的固体激光器,Basler 201b相机,以及基于CPLD技术设计的距离选通同步控制板,进行了主动成像实验,并对系统最大距离方程进行了仿真与验证.     

基于激光散射特征的飞行目标羽烟探测跟踪技术

对飞行目标羽烟成分及其激光散射特性进行了概要性介绍,对其在大气背景中的探测跟踪可行性进行了计算分析,针对飞行目标探测跟踪技术提出了新的技术思路,并对其实际应用进行了分析论述。     

激光跟踪仪目标脱靶量精密探测方法

激光跟踪仪是一种用于大尺寸空间精密几何坐标测量的重要光学测量仪器。PSD是激光跟踪仪实现对合作目标精密跟踪的脱靶量传感器件,其探测精度直接影响跟踪测量性能。首先,简要介绍了激光跟踪测量系统及基工作原理,然后根据系统需求提出了脱靶量精密探测方案。重点讨论了I/V变换、信号放大、滤波、参数匹配等硬件设计方法以提高PSD输出微弱电流信号的稳定性,研究提出了基于FPGA和有限状态机的去极值平均滤波算法和扩展除法运算算法分别用于降低噪声干扰与提高测量精度;数据表明在4mm4mm的区域内脱靶量探测稳定度优于2m。采用该方法实现激光跟踪仪对合作目标的动态跟踪,很好地满足了激光跟踪仪的精密快速跟踪需要。     

临近空间高超声速目标跟踪技术及展望

临近空间高超声速目标对空间防御系统和跟踪技术提出了挑战。文中简要介绍了临近空间高超声速目标的特点;从跟踪算法和目标探测技术两个方面概述了当前临近空间高超声速目标跟踪技术的研究现状;从滤波算法、目标运动模型、目标探测系统和信号处理方法等方面分析了临近空间高超声速目标跟踪技术的发展趋势,提出了一些思考及可行性建议。     

基于超导探测器的白天卫星激光测距试验与研究

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器,灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式,对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验,获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用,通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法,研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a;实际白天天空背景光测量时,单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明,使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。     

基于光强变化场景的目标检测与跟踪新方法

为在光强变化场景下实现目标的检测与跟踪,研究了一种新方法。该方法综合集成了Vibe算法与粒子滤波算法的优点,通过在改进Vibe算法中引入光照补偿模型、重构粒子滤波模型,解决了2种方法对光强变化的自适应性难题;在局部三值模式(LTP)中建立了一种自适应阈值方法,并采用线性回归分类方法,实现了目标跟踪。通过开发相应程序并将所提新方法的结果与标准结果进行对比验证,验证结果表明：新方法的偏差小于文中其他3个对照方法的相应偏差,该方法对光强变化场景下的目标检测与跟踪研究有一定帮助。     

激光成像跟踪系统中的图像噪声抑制技术

激光成像跟踪系统是实现空间远距离暗目标跟踪的一种极具潜力的手段,而目标在激光照射下的图像将受到激光散斑的调制作用,影响目标的识别及目标的定向精度。对激光照射下目标图像的统计特性进行了理论分析,然后提出了一种对原始图像依次实施灰度线性变换、中值滤波和Lee滤波的组合数值滤波器对图像噪声进行抑制。处理的结果表明,采用上述组合方法,图像的噪声指数可从0.67降至0.22,同时边缘保持度可达0.96,为后续的图像处理提供了必要的基础。     

空间激光成像跟踪系统中的图像噪声抑制技术

激光成像跟踪系统是实现空间远距离暗目标跟踪的一种极具潜力的手段,而目标在激光照射下的图像将受到激光散斑的调制作用,影响目标的识别及目标的定向精度。对激光照射下的目标图像的统计特性进行了理论分析,提出了一种对原始图像依次实施灰度线性变换、中值滤波和Lee滤波的组合数值滤波器对图像噪声进行抑制。处理的结果表明,采用上述组合方法,图像的噪声指数可从0.67降至0.22,同时边缘保持度可达0.96,为后续的图像处理提供了必要的条件。     

基于颜色属性直方图的尺度目标跟踪算法研究

利用目标颜色信息的跟踪算法,容易受到环境光照、尺度变化、相似背景等因素的干扰,导致跟踪任务失败。为了克服以上问题,该文提出一种基于颜色属性空间的鲁棒尺度目标跟踪算法。该算法首先将原始的RGB颜色空间映射到颜色属性(Color Names, CN)空间,减少目标颜色在跟踪过程中受环境变化影响。然后采用一种背景加权约束的颜色属性直方图,来抑制相似背景的干扰。最后,为了解决目标尺度变化带来的影响,先用梯度上升法粗略估计尺度,再用约束项精确求解尺度,并利用反向一致性检验,进一步提高尺度估计的准确性。该文选取了5段典型视频进行实验,并与相关算法进行比较。结果表明所提算法能够消除环境光照、阴影、相似背景和尺度变化等因素所带来的影响,在中心位置误差和跟踪成功率性能指标上,优于其它算法。     

一种强背景下点目标检测算法及硬件实现

白天观测条件下高亮度的天光背景使空间目标淹没在强的背景噪声中,而且由于目标运动角速度高,背景起伏大,帧间数据相关性较小,只能采用单帧数据进行处理.为了有效的检测到空间目标,扩展目标观测时段,针对背景噪声强、数据量大的实时检测难题,提出了适合硬件实现的空间弱小目标检测算法.该算法;(1)将目标图像进行平场归一化;(2)利用形态学.Top-Hat算子对归一化后的图像进行目标增强;(3)利用均值滤波对归一化后的图像进行背景估计;(4)图像差分及采用恒虚警方法检测出目标.该算法能在单帧条件下有效地消除强背景的起伏变化及短曝光所引起的快门效应,可将空间点目标可靠地检测出来.最后,文中给出了该算法的硬件实现的并行处理结构,有效减少数据处理时间.通过实测数据的试验结果表明,该算法的检测概率高于单一滤波算法,且能够对信噪比约为2的空间点目标进行可靠的检测,具有很好的实时性能.     

基于多模型融合的红外序列跟踪算法

作为一种新型图像获取技术,热红外技术能避免光照强度和背景颜色对目标提取的影响。当前利用热红外序列进行目标跟踪的算法大多结合可见光和热红外图像。针对这种局限性,提出了一种纯粹基于热红外序列的跟踪算法。首先,通过改进的码书算法和灰色预测模型,对序列中的背景信息和运动目标的运动方向进行建模;然后,将建模结果结合到压缩跟踪算法中,通过自适应的方法使背景信息、运动信息以及目标特征信息在跟踪过程中互相补充,消除跟踪算法对于可见光图像的依赖性,减少由于目标纹理特征不明显而对跟踪效果产生影响。实验证明,经改进的跟踪算法处理速度快,正确性得到了明显的提高,能更好地适应热红外序列的特点。     

一种新型的多普勒调制技术

在传统的斩波器调制技术中,被测对象“被动”地接受外来调制光的照射,由于这种照射一般要经过一定的光学系统来完成,因此,调制照射发生在每一个光束经过的光学元件上,这些元件必定会存在某些加工缺陷,从而产生与调制照射同频率、固定位相差的杂散信号,只要这些信号在探测器的视场里,就会形成背景干扰,从而降低信噪比。利用MichelsonM-orley动态干涉技术,建立了一套基于Doppler频移原理的调制器。与传统的调制技术相比,多普勒调制技术是将被测目标自身运动产生的多普勒频移在干涉仪光路中造成的干涉场的交替变化作为调制频率来实现光的调制,可以有效地消除目标以外一切背景因光调制而产生的噪声影响,极大地改善微弱信号探测的信噪比。实验结果表明:调制信号频率稳定度(相对标准差)可达到±1%左右,能满足锁相放大器参考信号的需要。