机载导航白天星敏感器的探测性能及总体设计

理论分析和试验研究了机载导航白天星敏感器的探测性能,建立了白天观星的信噪比和调制度在噪声影响下的数学模型,对比了焦距一定,不同人瞳直径和入瞳直径一定,不同焦距情况下的计算结果.归纳了光学系统的性能要求及系统参数对探测效果的影响,得出光学系统相对孔径为1/15较为合适的结论.在此基础上提出了用于3等星全天时观测的白天星敏...     

航天相机环扫成像模式设计

为了满足敏捷卫星广域搜索需求,设计了航天相机环扫成像模式。建立环扫成像模型,通过对环扫成像原理的分析,设计了成像的最优地面轨迹,并分析了此时临界卫星旋转速度与轨道速度、环扫临界系数、帧间重叠率的关系;同时基于地面轨迹设计了确定曝光时间、帧频等成像参数解算方案。通过Satellite Tool Kit（STK）软件对成像模型进行仿真,并对成像几何参数进行分析,结果表明:在轨道高度H为500 km,像素尺寸a为4 m,焦距f为1 m,轴向像元数M为50 000时,随着相机倾角的增加,地面像元分辨率与幅宽逐渐增大;等于10、20、30、40时,地面幅宽分别提升为星下点成像时的1.96、3.10、4.58、6.85倍。     

Low-illumination image denoising method for wide-area search of nighttime sea surface

In order to suppress complex mixing noise in low-illumination images for wide-area search of nighttime sea surface, a model based on total variation (TV) and split Bregman is proposed in this paper. A fidelity term based on L1 norm and a fidelity term based on L2 norm are designed considering the difference between various noise types, and the regularization mixed first-order TV and second-order TV are designed to balance the influence of details information such as texture and edge for sea surface image. The final detection result is obtained by using the high-frequency component solved from L1 norm and the low-frequency component solved from L2 norm through wavelet transform. The experimental results show that the proposed denoising model has perfect denoising performance for artificially degraded and low-illumination images, and the result of image quality assessment index for the denoising image is superior to that of the contrastive models.     

基于TMS320C6x.系列DSP/BIOS平台的实时电视跟踪系统设计

为解决实时目标识别和跟踪的硬件平台设计问题,本文以两片高性能DSP为核心处理器,设计了基于双DSP的实时图像处理系统.常见的目标跟踪系统算法包括重心跟踪法、相关跟踪法和边缘跟踪,在实时跟踪过程中,根据需要进行各个算法间的切换,为了提高实时电视跟踪系统设计的开发效率及实时跟踪性能,可以在双DSP平台上,在利用TMS320C6x内部自带的实时操作系统DSP/BIOS以及API函数,编写高效的多任务跟踪程序,缩短开发周期.试验证明,基于DSP/BIOS的实时跟踪系统设计可以很好的达到设计要求,不但增强了程序的可维护性,而且程序模块化,可移植性好.     

无摄动椭圆轨道卫星编队设计算法

为提高椭圆参考轨道编队的精度,研究了一种无摄动椭圆参考轨道的卫星编队飞行设计方法.本方法是在RAC坐标系下研究两星相对运动问题.利用RAC坐标系下的敏感矩阵,将轨道根数差与从星的RAC坐标建立联系,从而推导出椭圆轨道编队设计算法.利用此算法设计出3种主从形式的编队队形,分别是沿轨编队、穿轨编队和同轨迹编队.仿真验证表明,沿轨编队的位置、速度误差均为0;穿轨编队被证明为不符合实际的编队队形;而同轨迹编队的位置误差控制在毫米量级,速度误差控制在毫米/秒量级.利用本方法设计的编队轨道精度很高,可以满足当前编队飞行任务的要求.     

基于方向WPS改进TDI CCD遥感图像清晰度评价函数

在轨调焦是航天相机获取高质量图像的关键技术之一。针对航天相机在发射、在轨期间由于振动冲击及温度气压等环境参数变化引起的光学系统离焦现象,以及TDI CCD遥感相机成像场景实时变化的特殊特点,对基于功率谱的清晰度评价函数进行了研究。根据小波变换的多分辨率和带通特性,提出了一种对FFT功率谱的改进小波功率谱（WPS）估计。针对像移亦会导致TDI CCD图像模糊的问题,提出了方向WPS估计算法。参照功率谱地物无关性及离焦会引起功率谱高频分量损失的思路,设计了基于方向WPS的加权清晰度评价函数。实际外场推扫实验结果表明,提出的新清晰度评价函数能有效反映出实际推扫图像的离焦状态,另外相对于FFT功率谱,对场景差异更不敏感,误判率从0.36降低为0,曲线更加饱和。100个仿真样本的平均误判率仅为0.06,满足系统误差要求。因此文中算法满足单调性、灵敏度高、准确度高原则,更适合TDI CCD遥感相机的自动调焦。     

基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能

为使面阵CMOS图像传感器具有TDI成像功能,研究了TDICCD的工作原理,提出了一种基于数字域的TDI算法,并讨论了如何利用FPGA实现该算法。该算法可在不改变CMOS器件构造的前提下,使其具有时间延迟积分功能。通过举例法推导出面阵CMOS图像传感器数字域TDI计算公式,并在此基础上优化了算法结构,优化后可以节省(m-1)(m-2)/2行内存空间。最后以航天相机为背景,讨论了地面像元分辨力、行转移时间与CMOS帧频的关系,通过一个算例计算出不同分辨力和积分级数条件下对CMOS帧频的要求。计算结果表明,帧频大于648frame/s的1280×1024CMOS,可以满足600km轨道高度下地面像元分辨力为1m的96级积分成像要求。     

An improved adaptive preprocessing method for TDI CCD images

In order to achieve high quality images with time-delayed integration (TDI) charge-coupled device (CCD) imaging system, an improved adaptive preprocessing method is proposed with functions of both denoising and edge enhancement. It is a weighted average filter integrating the average filter and the improved range filter. The weighted factors are deduced in terms of a cost function, which are adjustable to different images. To validate the proposed method, extensive tests are carried out on a developed TDI CCD imaging system. The experimental results confirm that this preprocessing method can fulfill the noise removal and edge sharpening simultaneously, which can play an important role in remote sensing field.     

嵌入式系统在气浮转台无线测控实验中的应用

以卫星气浮转台实验为背景,介绍了基于实时嵌入式系统的气浮转台无线测控通信子系统的设计。利用VxWorks操作系统实时性强、多任务调度的特点,对转台上的串口数据采集、转台上下的无线网络通信进行了任务化编程。在线测试表明,嵌入式实时操作系统VxWorks可以合理而快速地对各任务进行实时而可靠的管理和调度,嵌入式系统可以出色地完成转台无线测控通信任务。