美国弹道导弹防御系统的红外系统与技术的发展

红外传感器是弹道导弹防御系统可靠监视、探测、识别、瞄准与拦截目标的关键。过去二十几年中,美国的弹道导弹防御系统逐渐从构想成为现实,其中一个重要原因就是由于红外焦平面阵列技术的迅速发展,用于弹道导弹防御的红外传感器取得了突破性的进展。目前用于弹道导弹防御系统的红外传感器和动能拦截器红外导引头已从过去的基于红外探测器线列或较小规模的红外焦平面阵列(64×64)的系统发展到基于较大规模的凝视红外焦平面阵列的系统,红外传感器与拦截器红外导引头的性能有了很大的提高。但由于弹道导弹防御本身的复杂性,目前的导弹防御系统仅是初步的,为此,美国还在继续发展完善其弹道导弹防御系统,包括进一步发展更先进的红外焦平面阵列,改进红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头。综述了美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的发展现状与趋势。  

基于小波功率谱估计的空间目标RCS特性分析

随着空间技术的研究与发展，对空间目标的监测与识别显得越来越重要。在小波变换的基础上，详细讨论了小波功率谱估计的实现方法，并利用窄带雷达测量获得的空间目标RCS数据，利用Morlet小波对几个空间目标的RCS时间序列进行功率谱分析。并把傅里叶变换同小波变换进行结合，以实现对目标RCS的信号功率谱估计。分析结果反映了目标的某些重要的散射特性。  

天文全帧CCD图像拖尾的快速去除方法

在长时间的天文光电观测系统中,为降低运行成本,往往拆除机械快门.但对于天文全帧CCD相机而言,其由此产生的拖尾严重影响了目标的检测性能.本文首先根据全帧CCD的工作机理,从理论上分析了CCD图像拖尾产生的原因.结合实际工程对空间目标检测的实时性需求,提出一种快速而有效地去除恒星目标竖直拖尾和空间目标倾斜拖尾的方法.最后结合实测数据和硬件平台,验证了该方法的有效性及实时性.  

基于CCD点扩散和拖尾特性的星空模拟方法研究

空间监视主要是指对太空中地球附近的各种卫星目标进行监视，以获得各国的卫星部署情报，而利用天基光学望远镜的光学监视是空间监视的主要发展方向。本文提出了一种模拟天基望远镜对空间目标的成像方法，分别利用高斯点扩散方法和线性近似方法重点解决了CCD图点扩散特性和目标图像拖尾模糊两个现象的计算机模拟问题。  

空间目标温度场理论计算

获取空间目标表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提,为确定目标表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程;然后利用节点网络法,求解其表面温度场分布;最后对一个空间目标模型的表面温度场分布进行了数值计算并加以分析.  

空间目标热分析建模研究

讨论了空间目标热分析的主要研究方法,建立了空间目标的整体模型,分析了目标在空间背景下的热平衡方程,并通过热网络法和有限元对目标与环境间的热交换进行了计算,讨论了不同角系数情况下空间目标的静态温度场分布.  

空间目标温度分布理论分析

分析了影响空间目标温度分布的主要因素,建立了空间目标热平衡方程,并利用节点网络法给出了求解空间目标平衡温度的一般方法,结合具体实例和相应的简化条件,对大气层外某空间目标温度分布进行了数值计算,获得了其在不同的太阳入射角时表面温度的分布曲线,在工程应用中具有一定参考价值.  

地基红外系统探测空间目标红外星等的分析

地基红外系统探测空间目标的能力与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。分析了空间目标在外太空背景下的红外辐射特性,基于满足红外焦平面探测器的最低可探测信噪比,综合考虑空间点目标成像的弥散斑、背景辐射和大气衰减的影响,推导了地基红外探测系统对空间点目标的作用距离估算方程。红外星等用来计算星体在红外波段的亮度,讨论了用红外星等划分空间目标的方法和原理。根据中波和长波计算红外星等的公式,给出了不同温度的空间目标与对应的红外星等的关系。为地基红外探测系统的设计和应用以及探测不同红外星等空间目标的综合性能评价提供了理论依据。  

天基空间目标可见光相机探测能力分析

空间目标可见光相机的探测能力与空间目标可见光特性、探测器件性能指标等因素有关。为得到空间光学相机对200~1 500 km中低轨道可见光目标的探测能力,基于基本辐射理论,综合考虑空间目标几何特性、背景特性与材料特性,建立空间目标特性的数学模型,在可见光0.4~0.7μm谱段进行仿真计算。得出可见光相机对中低轨道空间目标探测能力的理论计算方法,并得出相关光学参数计算公式,为空间光学相机的设计提供理论支持。  

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。