空间非合作目标半物理仿真地面验证系统

针对非合作目标线阵雷达成像点云数据获取过程中在轨验证试验成本高、空间环境复杂和控制难等问题,以非合作目标三维重建数值模拟为基础,研制模拟空间服务航天器绕飞采集过程半物理仿真地面验证系统。采用KUKA六轴机械臂搭载缩比卫星模型,还原非合作目标的运动状态,并利用三轴精密转台搭载线阵扫描雷达实现非合作目标可测部位数据采集,通过综合控制系统完成目标扫描及数据处理。利用该半物理地面验证系统,开展缩比比例为1∶10的非合作目标多视角数据采集试验;通过建立分辨率精度评估、吻合度评估和实际运动与控制运动的误差分析准则,进行评估试验。试验结果表明:该系统可以有效获取多视角状态下非合作目标的点云数据,根据点云数据测量计算的目标章动运动角度与目标真实运动角度误差在4%以内,可为未来空间在轨操控与三维重建技术提供真实的技术数据参考。     

空间失稳目标的高精度运动估计方法

运动估计是解决线性测量系统下动态目标成像畸变问题的有效手段，然而空间失稳目标的非合作性和运动复杂性往往使得运动估计精度难以保证。为提高运动估计的准确性，提出了一种特征驱动的空间失稳目标高精度运动估计方法。该方法首先引入球面坐标建立一般空间失稳目标的自约束时空运动模型，将运动估计推演到高维空间进行非线性无约束求解。然后，根据真实解的存在唯一性，制定了两次异帧相似判别法则给出非线性求解的成功判别，提高运动估计的准确性和鲁棒性。最后，实验比较了不同条件下多类非线性求解方法针对本问题的求解效率，设计了一种基于初值精度划分的求解策略，进一步提高运动估计的效率。实验结果显示该方法最多采用15帧均可实现一般情况的高精度（<10?5）运动估计，进而能够对成像畸变进行精准畸变矫正。     

延展表面高分辨率形貌测量方法综述

当前，以高密度点云为目标的三维形貌测量正在取代传统离散坐标测量成为几何量测量的新发展方向。除了狭义制造环境，高密度点云提供的多空间分辨率特性在以高铁、飞机、隧道为代表的机械装备、大型工程运行状态监控领域同样显现出广泛的应用前景。但与制造场景中静态条件下的点云形貌测量问题不同，对于处于服役状态的被测量对象，相关测量需求表现出点云需要伴随运动高速连续延展、高分辨率获取等新特点，所形成的延展表面测量新问题对传统测量方法提出了严重挑战。以线阵CCD、CMOS为代表的一维图像传感器可在运动状态下快速连续成像，为三维形貌测量系统提供满足高速、连续、高密度等测量要求的硬件潜力，近年来得到了持续发展和广泛关注。对基于一维图像的延展表面高分辨率形貌测量方法及涉及的参数标定、一维图像匹配、多传感器布局与同步、运动误差补偿等关键技术进行综述，并探讨它们未来可能的发展方向。     

线阵CCD测量系统的镜头畸变校正新方法

提出了一种线阵CCD测量系统镜头畸变校正的新方法.用线阵CCD相机及经纬仪组合体,对空间周期黑白条纹图像照相,通过图像处理和matlab曲线拟合建立图像像素坐标与无镜头畸变的理想像素坐标的关系式,即畸变校正函数.利用畸变校正函数可校正线阵CCD镜头畸变.将该方法应用于线阵CCD散布正交交汇测量系统后(两相机间距为1 561 mm),测量误差由畸变校正前5 mm提高到畸变校正后的0.9 mm.实验结果表明,用该方法进行镜头畸变校正后,线阵CCD散布测量系统的精度得到了显著的提高.     

基于Harris角点检测与聚类算法的空间自旋目标干涉三维成像

对空间微动目标进行干涉式成像,需要剔除微动曲线交叉位置的干涉相位值,以确保成像的准确性。针对空间自旋目标窄带雷达干涉三维成像问题,首先利用Harris角点检测与聚类算法对回波时频图像中的角点进行搜索与分类,准确找到散射点微动曲线的交叉位置,然后对交叉位置处的干涉相位信息予以剔除,再利用各散射点的干涉相位信息重构出了两基线方向上的坐标曲线,最后根据目标在空间中的圆轨迹与两基线平面内的椭圆轨迹之间的几何关系,实现对空间自旋目标的干涉三维成像。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

内窥镜图像畸变校正的新方法

本文提出了基于全局收敛线性搜索的内窥镜图像桶形畸变的校正方法。方法假定畸变为圆对称形式,并利用多项式映射将畸变图像从畸变图像空间映射到校正图像空间。根据内窥镜成像特性以及基于全局收敛的线性搜索法来确定畸变图像中心和多项式系数。采用非线性回归对校正图像进行补偿。试验结果证实,该方法校正效果好、响应速度快、满足需要定量分析的图像处理的要求。     

基于三维成像处理的稀疏阵列天基雷达运动目标探测方法北大核心CSCD

利用阵列天线合成孔径雷达技术能够实现目标三维成像。对于天基雷达,通过对天线进行稀疏化,在空间分辨率要求高、设备体积质量约束条件多的工作环境中具有显著优势。在此基础上,文中进一步开展稀疏阵列天基雷达运动目标探测方法的研究,基于在交轨向应用大型稀疏线阵、顺轨向采用合成孔径技术、距离向发射线性调频信号的工作机制,提出对获取的回波信号分别进行修正均匀冗余阵列正反编码空间调制和干涉处理来实现运动目标探测。仿真表明:相比于直接三维成像结果,应用文中方法得到的三维图像分辨率虽然有所降低,但是能够有效地实现运动目标的探测。     

基于压缩感知的空间高速自旋目标ISAR成像方法

针对空间高速自旋目标的ISAR成像问题,在分析高速自旋目标回波模型的基础上,提出了基于轨道运动的二维成像方法,利用压缩感知思想,有效缩短了成像积累时间,并结合自旋对目标回波的影响,提出了一种三维成像方法。所提方法根据利用轨道信息获得的二维像序列,获取目标散射点沿旋转轴方向的高度维信息,然后利用自旋信息通过压缩感知方法进行二维投影切片成像,从而得到三维成像结果。该方法通过预先获得目标散射点的高度维信息,大大缩减了搜索区间,提高了搜索精度,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

空间自旋运动目标的ISAR成像研究

逆合成孔径雷达(ISAR)是空间目标探测的重要途径.文中对空间自旋运动目标的ISAR成像进行讨论.根据目标自旋运动规律,建立和分析了ISAR回波信号模型,重点分析自旋目标的成像机理,研究了自旋对目标ISAR成像的影响.基于ISAR成像的原理,建立了计算目标ISAR投影像的方法.仿真实验验证了ISAR投影像计算方法的有效性和自旋对ISAR成像影响分析的正确性.该投影像算法也适用于空中目标成像的讨论.     

基于透射变换和二维指向镜的大视场光谱成像研究

为了对大视场范围内的目标进行 光谱成像,人们通常采用二维指向镜和面阵凝视光谱仪相结合 的技术途径。当用二维指向镜对近距离目标进行成像时,在不同方位 角与俯仰角下产生的像旋和畸变等都不同,从而给后续处理带来了 困难。因此需要先建立目标实际坐标系、探测器图像坐 标系和俯仰方位角三者之间的光学传递模型。根据该 模型即可得到透射畸变图像与真实图像之间的变换关系。然后通 过透射变换对透射畸变图像进行正视校正,便可对 大视场图像进行拼接。外场实验结果表明,该方法可行性 强,简单易行,稳定性好。     

基于RID序列的微动目标高分辨三维成像方法

微动是指目标或目标上某些部件沿雷达视线方向的小幅、非匀速运动。通过对微动目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨3维成像,能够获得其结构和运动信息,从而为微动目标检测、跟踪、分类与识别提供重要依据,并在空间态势感知与防空反导中发挥着重要作用。由于微动目标运动形式复杂、回波非平稳性强,现有的参数化ISAR成像方法已经不再适用。针对该问题,该文提出基于散射中心航迹矩阵分解的微动目标高分辨3维成像方法。该方法首先生成距离-瞬时多普勒(RID)像序列,利用watershed图像分割方法提取RID像的散射中心支撑域,并基于最小欧氏距离准则实现航迹关联。然后,针对散射中心航迹关联时瞬时斜距估计精度受距离分辨率影响等问题,进一步提出基于现代谱估计的散射中心航迹矩阵精估计方法。最后,通过带约束的航迹矩阵分解实现微动目标的高分辨3维成像。仿真结果表明,该文所提的成像方法能够有效实现章动等复杂微动目标的高分辨3维成像。      

一种基于二维运动重构的旋转对称目标拟规则进动参数估计方法

在初始扰动和扭矩的作用下,自旋稳定空间飞行器的运动形式是章动和进动合成的拟规则进动。拟规则进动目标运动参数的估计对于确定目标姿态和预测目标落点具有重要意义。针对拟规则进动的旋转对称目标,该文提出一种基于宽带雷达观测的运动参数估计方法。首先推导了拟规则进动的运动学模型,而后将基于多散射中心1维径向距离历程的目标运动3维重构方法扩展到旋转对称目标的2维运动重构,然后基于2维运动的欧式重构采用序列二次规划和非线性最小二乘循环迭代的方法估计目标的章动和进动参数。最后,利用电磁仿真数据验证了算法的有效性。     

一种基于DCFT的三维ISAR成像方法

利用天线阵进行三维逆合成孔径雷达(ISAR)成像时,估计目标的横向运动参数是三维成像的关键.本文提出了一种基于离散调频傅里叶变换(DCFT)的横向运动参数估计方法用于天线阵的三维ISAR成像,可以在保证三维成像精度的同时有效减少算法的运算量.最后,利用本文中给出的成像算法对空间目标进行三维ISAR成像仿真验证,通过成像...     

时分MIMO滑坡雷达稀疏成像算法

针对现用于成像的MIMO山体滑坡雷达均匀线性阵列数目过多、数据处理复杂度高的问题，引入稀疏阵列时分地基MIMO雷达模型，提出一种基于逆傅里叶变换和混合匹配追踪算法的成像方法。首先通过对雷达回波信号作逆傅里叶变换实现距离向压缩，并进行近似相位补偿，然后采用一种基于时延补偿因子稀疏基的压缩感知算法实现方位向压缩。同时针对多目标成像的伪影点问题，方位向数据压缩引入子空间追踪算法和正交匹配追踪算法的结合算法重构出高分辨率且没有伪影的二维图像。根据真实的山体滑坡监测成像场景参数，通过数值仿真验证了该方法能够在低于传统均匀阵列的天线数目情况下实现目标高质量成像，且具有一定的抗噪性。     

漫反射成像法的激光参数测量系统设计

精确地测量激光在大气传输后的光斑参数,是研究激光大气传播效应和分析激光发射系统性能的关键技术手段。测量激光远场参数的方法主要包括阵列探测法和相机成像法,目前在激光大气传输效应的测量评估中大都采用阵列探测法。由于探测器阵列靶受物理空间和研发成本等因素的限制不能均匀且高分辨率紧密排布,将造成采样光斑的失真,难以精确地测量远场光斑参数。针对此问题,利用相机分辨率高的特点,设计了一套基于漫反射屏成像法的激光参数测量系统。该系统最小测量分辨力小于0.39 mm,质心位置平均偏差为0.05 mm,测量光斑到靶功率不确定度优于10%。该系统能有效地测量激光发射系统的跟瞄精度和到靶功率,为分析激光大气传输效应和分析激光发射系统性能提供有效手段。     

引入探测器特性的空间目标红外灰度序列仿真研究

针对空间目标红外识别系统难以获取目标数据的问题,对目标红外灰度序列进行了仿真研究。通过计算目标和探测器的轨道运动参数,结合目标的微动特性得到探测器平面的投影面积观测模型;并构建目标表面温度分布模型,进而获得探测器接收的目标红外辐射强度序列。与以往方法不同的是,通过进一步考虑探测器自身成像效应,仿真得到了目标红外灰度序列。仿真结果表明不同形状和微动参数的目标红外仿真序列具有不同的周期性,可为红外目标识别算法设计提供数据支持。本文提出的目标数据仿真模型进一步缩小了与真实场景的差距,对空间目标识别系统具有重大意义。     

UWB-MIMO穿墙雷达三维成像与运动补偿算法研究

该文提出一种适用于超宽带MIMO稀疏阵列的Kirchhoff迁移成像和运动补偿方法。该方法将传统Kirchhoff积分方程引入到MIMO阵列中,并利用后向格林函数替代前向格林函数来解决小阵列大视场的问题。另外,在通过微波开关切换分时复用的方式来采集接收单元回波数据的同时,增加1个参考通道直接采集参考单元的回波信号来估计运动目标的位置变化信息,对MIMO通道的数据进行运动补偿后再进行3D成像,有效避免了因目标运动导致的散焦和成像结果偏移真实位置的问题。     

光束阵列扫描LM APD阵列三维成像方法性能分析

激光三维成像是空间目标自主交会中相对位姿信息获取的关键技术,线性模式雪崩光电二极管阵列成像具有帧频高、小型化、功耗低等优势,能够适用于星载平台三维成像要求。但是目前国内阵列探测器像元数量有限,需要采用扫描方式提高三维成像分辨率。本文针对光束阵列扫描三维成像方法在空间非合作目标三维成像的应用场景,分析了该成像方法的成像性能。分析结果表明,光束阵列扫描方法能够有效提高LM APD阵列三维成像分辨率,且在能量效率、光束均匀性等方便均有较好的表现。