星载光电复合轴跟踪控制技术研究

将两轴光电跟踪仪搭载于卫星平台对空间运动目标进行持续跟踪监视正在成为一个研究热点,目前这类系统有天基空间目标监视系统(SBSS)、空间跟踪与监视系统(STSS)和持续跟踪与监视系统(PTSS)。为了解决天基目标监视中星载动基座情况下的光轴稳定跟踪控制技术,首先简化了星载光电跟踪控制系统的物理模型,然后求解了太阳同步轨道附近两卫星的相对运动角速度和角加速度大小,接着分析了基于光电复合轴方式的主动稳定跟踪控制方案和原理,最后建立了单轴系的星载光电复合轴跟踪控制系统仿真模型,计算结果为:对相对机动范围内(37.68 ()/s、47.33 ()/s2)的空间目标和相对低匀速范围内(0.1 ()/s)的空间卫星的稳定跟踪精度为2.5。     

卫星激光威胁告警技术

激光威胁告警是一种用于截获、测量、识别、定向敌方激光威胁信号并实时告警的光电侦察技术,是光电对抗技术的重要组成部分。激光威胁告警器能够快速、可靠地识别激光威胁信号,确定威胁源特性和精确方位,判明威胁等级,并迅速产生告警信号,使光学载荷或卫星有足够的时间采取相应的防御措施,保护系统免受激光的致命攻击。本文对卫星激光威胁告警技术进行了探讨,提出了一种基于位置敏感探测器(PSD)的激光威胁方位探测方法。研究结果表明,这种体制的告警技术对于脉宽50 ns以上的激光脉冲,可在±1°范围内,获得优于1 mrad方位分辨力;而且可以通过光学镜头设计,扩大接收视场,满足卫星光学载荷或卫星平台的告警视场需求。     

星载光电成像系统空间目标的检测与识别技术研究

针对星载光电成像系统的空间目标检测与识别技术,设计了一套数字信号处理器(DSP)结合现场可编程门阵列(FPGA)的图像处理系统,并提出了一种卫星目标检测与识别方法。在没有先验知识条件下,利用改进的图像差分法对具有星空背景的序列图像进行目标检测,再根据卫星与天然星体具有不同的边缘轮廓信息,通过最小距离分类器识别出卫星目标,获得卫星模板,从而可进行模板匹配以实现卫星的快速检测和识别。实验结果表明,提出的方法相对于传统方法,运算时间减少了15%~40%,满足星载光电成像系统对卫星目标检测与识别的准确性与实时性的要求,在工程实践中具有一定的应用价值。     

地面综合防空对天基卫星预警系统的需求分析

首先阐述了现代信息化条件下地面防空面临的空中威胁,包括空袭威胁的特点和空袭目标的种类;接着对天基卫星预警系统对运动目标识别的关键技术进行了分析;同时讨论了天基预警卫星的红外探测技术;最后对天基卫星预警系统实现空袭目标探测的技术进行了讨论。     

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。     

区域卫星导航系统临近空间应用设想

基于区域卫星导航系统和临近空间应用研究,指出了临近空间是卫星导航系统天基应用领域,卫星导航系统是临近空间应用时空信息基础;提出了区域卫星导航系统天基组网、星座增强、信号增强、天基干扰、干扰定位和天基测控等临近空间应用设想以及相关关键技术;归纳了区域卫星导航系统临近空间应用目标为建立区域卫星导航系统"导航战"体系和"临近空间"天基测控体系。     

空间碎片天基光子计数激光探测研究

为了满足空间碎片探测与精确定轨的需求,采用光子计数的高灵敏激光探测方法,讨论了盖革模式下雪崩二极管探测器的光子计数探测基本原理,并建立了引入探测器与空间碎片的相对径向速度的天基光子计数探测模型,进行了空间碎片光子计数激光探测的理论分析和仿真验证。结果表明,在可探测速度范围内,光子计数激光探测技术能有效探测到尺寸为10cm的空间碎片目标,测距平均误差为34.72cm。与传统地基雷达和光电探测手段相比,此技术测距精度能提高3个数量级,可有效降低航天器与空间目标碰撞的概率。     

空间红外相机技术发展现状及应用

随着卫星载荷在大气和地物等目标探测、识别领域的广泛应用,空间红外相机技术得到了快速发展,这对空间红外光学系统的技术水平也提出了越来越高的要求。本文通过调研近十年来国内外典型星载红外光电载荷的技术特点及其变化情况,分析、总结了空间红外光学技术的研究现状和发展趋势。     

星载光电跟踪关键技术研究

介绍了星载光电跟踪平台的组成与工作原理,对跟踪关键技术进行了研究.分析了星载光电成像跟踪传感器应用技术,给出了星载平台复合轴跟踪系统的两种设计方法,并提出利用激光成像目标反演技术进行目标识别,为星载光电跟踪平台的设计提供参考.     

基于压缩感知的激光干扰效果评价方法

采用激光技术干扰电视制导系统可以使其光电探测设备降低或失去目标探测、识别与跟踪的能力,客观、准确地评估激光对CCD成像系统的干扰程度有利于指导光电对抗设备的研制和探测设备的激光防护。从激光干扰后图像目标特征的失效程度出发,结合压缩感知理论中可利用测量矩阵直接获取稀疏信号的特征信息的特性,提出了一种基于压缩感知的激光干扰效果评估方法。采用非下采样Contourlet变换对图像进行稀疏变换,根据干扰前后图像压缩感知特征的变化情况来评估激光的干扰效果。实验结果表明,与传统的评估方法MSE、SSIM相比,提出的基于压缩感知的评估方法对不同激光功率和不同探测角度下的图像都给出了合理的评估结果,能够克服不同探测角度对评估结果的影响,且对不同干扰功率的敏感度更高。     

新型光电探测技术在精确制导武器上的应用研究（特约）

精确制导武器是现代战争中的主战武器,采用光电制导的精导武器具有分辨能力强、命中精度高的优势,在对地对海、防空反导、空间攻防等领域得到广泛应用。随着光电制导武器在现代战争中的作用愈发突出,其相应的对抗手段也在不断发展,使其面临的作战环境日趋复杂,光电制导系统需不断增强对复杂作战环境的适应能力。在对红外、可见光、激光半主动等光电探测技术在制导武器中的应用现状总结基础上,分析了当前技术对抗恶劣自然天气、复杂背景、人为干扰等作战环境能力的不足。针对当前发展的多光谱探测、偏振成像、激光三维成像、量子探测等新型技术,介绍目前研究进展和成果,主要包括多光谱/多谱段成像对抗真假目标和识别伪装、偏振成像对抗雨雾等恶劣自然天气、激光三维成像在对抗复杂背景和穿透遮蔽等方面的应用优势和研究进展。最后,系统分析了当前新型探测技术应用存在的问题和需要突破的关键技术,并建议从基础器件研发、信息处理和目标特性研究等方面着力,通过基础技术和应用技术的联合攻关,推进新型探测技术的制导应用取得突破。     

激光主动探测中的“猫眼”目标识别定位算法

激光主动探测是利用光学系统的“猫眼效应”对敌方侦察设备进行探测识别的技术,其核心技术是利用回波精准地找到敌方光学探测器的位置,从而实施对探测器的干扰或其他措施。构建了激光主动探测中激光传输的基本模型,讨论了大气衰减、离焦量和入射角度等多种条件对激光主动探测的影响;基于激光主动探测的光电回波图像,以实际探测过程中的激光传输特性为基础,创造性地提出了回波功率、目标大小、目标形状3种判据,与传统目标检测算法相结合,实现了对敌探测设备的精确识别定位;通过实例检验,验证了该算法相较于传统算法具有更好的识别能力,且具有较强的通用性和一定的实战应用价值。     

激光3D成像系统主被动探测技术的研究进展

随着探测器件技术的进步,新概念的主/被动3D成像技术将主被动探测技术优势有机结合起来,能同时获得目标更加丰富的图像信息(如距离像、强度像、距离-角度像等),从而为正确识别和跟踪目标提供更多的决策信息,大大提高了目标识别概率和可靠性.本文首先介绍了激光3D成像系统的发展现状,重点介绍了林肯实验室研制的Gen-Ⅲ系统和美国航空航天局的自主精确着陆和危险的检测避免技术项目的3D闪光激光雷达系统,接着结合HgCdTe雪崩光电二极管(APD)器件的特点介绍了下一代激光3D成像系统主被动探测技术的发展.最后对激光3D成像系统主被动探测技术的未来应用前景进行了展望.     

大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述

大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具。通过激光雷达观测网络和星载激光雷达, 可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要。介绍了目前存在的比较重要的激光雷达网络和航天强国的星载激光雷达计划。主要的激光雷达网络有全球大气成分变化探测网(NDACC)、欧洲气溶胶研究激光雷达观测网(EARLINET)、亚洲沙尘激光雷达观测网(AD-NET)、美国东部激光雷达观测网(REALM)、微脉冲激光雷达网(MPLNET)和独联体激光雷达网(CIS-LINET),分别介绍了它们各自的功能、激光雷达类型和站点、日常观测活动与规范。激光雷达空间技术试验(LITE)开启了星载激光雷达的新纪元,之后美国航空航天局NASA、欧空局ESA和日本宇航局JAXA先后开展了星载激光雷达计划,分别介绍了这些星载激光雷达的科学目标、激光雷达类型及相关参数以及技术原理。中国也正在筹划研制激光雷达卫星载荷,用于探测大气气溶胶、云和二氧化碳。最后总结说明了激光雷达网络化和卫星载荷的优势和应用。     

基于激光精密技术的光电探测误差智能识别

针对光电探测平台的高精度目标定位需求,以升降式光电探测平台为例,设计一种基于激光精密技术的光电探测误差智能识别方法。在光电探测平台与结构特征分析的基础上,利用激光精密技术确定误差来源,并结合光伏照射角度定理,生成误差识别规则;根据此规则对光电探测过程中光学传感器误差、平台指向误差和测量误差进行智能识别。仿真实验结果表明,方法能够有效识别光电探测过程中产生的各类误差,较传统方法的误差识别精度髙,说明方法适用于升降式光电探测平台,具备推广使用意义。     

导弹助推段天基预警探测综述

鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。     

激光军事应用

２００２０５０２８９舰载激光告警中的匿影技术犤中犦／安化海，张亚梅∥光电对抗与无源干扰．—２００１，（１）．－１～４２００２０５０２９０基于散射探测的光源定位技术犤中犦／魏东，孙旭∥光电对抗与无源干扰．—２００１，（１）．－１６～２１２００２０５０２９１激光告警中的信号探测原理犤中犦／付伟∥光电对抗与无源干扰．—２００１，（１）．－５～１５２００２０５０２９２激光敌我识别技术犤中犦／林锁，褚丽莉．．．∥光电对抗与无源干扰．—２００１，（３）．－１９～２１２００２０５０２９３激光敌我识别及其对抗技…     

国外空间军用光电系统的发展及相关的高技术

本文主要介绍国外空间军用光电系统及相关高技术的发展情况。主要分两大方面阐述:首先介绍在2000年前后与光电技术密切相关的几项发展计划和设想。这些计划和设想均是着眼于进一步提高光电技术在军事方面的应用,如卫星监视,探测,以及卫星的研究计划。其后,又介绍了涉及到光电方面的高技术:空间探测技术、激光通讯技术、激光武器三个方面。主要谈及红外探测器,激光雷达,军用空间雷达通讯。激光武器方面是以反导弹,反卫星为目标。     

新型卫星传感器将能探测到射频、激光袭击

美国空军研究实验室(AFRL)空间飞行器董事会正在开发一项小型化的侵袭预警技术,该技术采用传感器并通过卫星来探测有意干扰,然后向地勤人员报警以采取行动.尽管最初的工作是相当保密的,需对大部分有关信息进行分类,但是AFRL的科学家和工程师承认他们正在进行一项主动技术研制项目.他们集中开发能在军用和民用卫星上运载的系统,并利用美国和同盟国飞行器来探测、识别、分类并报告任何射频和激光干扰.总之,这就是大家所知的卫星威胁预警系统.     

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。