红外预警卫星最佳探测波段分析

为解决红外预警卫星在近中红外的最佳探测波段问题,采用建模仿真的方法获得了2～5μm波段范围内不同高度条件下火箭尾焰目标的红外辐射光谱特性,利用MODTRAN软件包计算了典型大气条件下同样波段范围内不同高度处的大气透过率和地球/大气背景红外辐射光谱特性,在此基础上计算了目标背景之间的对比度.通过分析目标背景对比度的变化规律可知:随着飞行高度的增加,目标背景对比度会先增大后减小,但无论在什么飞行高度,2.63～2.83μm和4.18～4.50μm波段的目标背景对比度都较大,比较适合目标探测,并且这两波段还具有更加精细的波段结构,实际应用中可根据探测需求选择更小的波段范围并确定相应的中心波长.     

红外预警卫星系统虚警抑制技术综述

红外预警卫星系统作为先进的红外探测装备,是反导预警体系中的重要组成部分,但是红外预警卫星系统的虚警问题会严重影响系统作战效能的发挥.在概述红外预警卫星虚警的定义和表现形式的基础上,分析了虚警的产生原因与分类,最后探讨了红外预警卫星系统虚警抑制的相关技术和研究方向,为相关领域的研究提供参考信息.     

红外探测器组网预警技术研究

通过对红外探测器组网的可行性进行分析和对其优化配置,数据接入与融合以及预警系统评估技术进行研究,为发展预警探测系统的集成实验提供了技术支撑,并为提升我国红外探测器组网技术水平提出了一些新的思路.     

美国空军导弹预警卫星的红外望远镜及其若干参数

本文简述了关于美国空军空间司令部的防卫支持计划(DSP)的两颗导弹预警卫星在海湾战争中是如何对伊拉克“飞毛腿”导弹起预警作用的。文章介绍了安装在卫星上的红外望远镜如何发现目标、传递数据的过程及怎样判别是否是真正的目标等问题。文章推算了该红外望远镜的几个参数及火箭尾焰成象问题。     

一种有效的临空目标跟踪算法研究

随着高超声速武器技术的日趋成熟,临近空间目标飞行器已成为未来远程打击的重要手段,这对临近空间目标的精确跟踪提出了更高的要求。文中根据临空目标的特性,考虑机动性及再入特性,结合非线性估计技术,提出了一种新的跟踪模型,仿真结果表明,该跟踪模型能够全程有效跟踪临空目标,跟踪精度优于Singer 模型及二体运动模型。     

红外预警卫星空间虚警源辐射特性分析

针对红外预警卫星的虚警问题,研究了地球同步轨道红外预警卫星的空间辐射环境。在计算卫星探测谱段内的地球背景辐射特性并将其作为衡量基准的基础上,分析了空间环境中可能造成红外预警卫星虚警的辐射源,并对各种空间辐射源在红外预警卫星短波探测谱段2.63~2.83 m和中波探测谱段4.18~4.50 m的辐射特性进行了数值计算。结果表明:太阳直接辐射对卫星探测器的辐照度远大于卫星的背景辐射强度,应采取规避措施;红外预警卫星的主要虚警源为月球辐射和近地轨道航天器辐射;月球辐射的影响主要来自镜头的聚焦作用;近地轨道航天器辐射的影响发生在红外预警卫星的中波探测谱段,研究结果可为研究相应的背景抑制及虚警源识别技术提供参考。     

地球同步轨道红外预警卫星仿真模型研究

天基红外预警卫星通过红外传感器探测弹道导弹主动段飞行时散发的红外尾焰,能在早期发现和跟踪弹道导弹目标。其中地球同步轨道卫星由于轨道高度高,因而具有更广的探测范围,是目前广泛使用的一种红外预警卫星,也是反导系统仿真中的重要研究对象。文中主要描述了一种地球同步轨道卫星探测功能的仿真建模方法,重点论述了地球同步轨道卫星目标发现条件并推导了探测范围计算公式,对于红外预警卫星的仿真及规划等问题的研究具有一定意义。     

天基红外预警系统扫描相机预警探测能力研究

随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署,整个天基红外系统所有卫星接近部署完成,其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上,对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先,根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性,对其扫描成像体制进行分析,计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次,对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,其最优在轨运行方式为两两同步,且单个轨道两颗卫星相差1/4周期;对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后,根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数,计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度,结果表明:东半球北纬40°地区,可同时被4颗以上卫星监视,且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。     

基于Sigma点卡尔曼滤波的天基红外低轨卫星目标跟踪

临近空间高超声速飞行器的飞行速度很高,采用一般的探测手段难以对其进行跟踪,文中采用天基红外低轨卫星对其进行跟踪,建立了适当的目标运动模型和观测模型,分析研究了Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)算法,与EKF算法相比,对非线性系统的估计具有较高的精度,且不需要求解复杂的雅克比矩阵。提出了将基于Sigma点卡尔曼滤波的交互式多模型(SPKF-IMM)算法用于天基红外低轨卫星对空间目标跟踪。利用三维空间的机动目标对算法进行了仿真分析,仿真结果表明:该算法具有较好的跟踪性能,进一步验证了SPKF-IMM算法的有效性。     

低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达目标回波包络峰值的距离徙动会导致FFT相参积累增益降低,为了对回波信号进行运动补偿,需要对目标运动参数进行估计。由于天基雷达对目标的观察距离较远,因此回波信噪比较低,直接影响了运动参数的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法。首先建立了目标回波模型,并对雷达观测距离范围内的回波信噪比进行了计算分析;然后利用Keystone变换对回波包络距离徙动进行校正,并对校正后的回波信号作离散短时傅里叶变换,得到回波信号方位向上的时频分布;最后利用Hough变换将时频域变换到参数域,得到运动参数的估计值。仿真结果表明,本文方法在低信噪比条件下能有效地估计目标运动参数,并且估计精度对信噪比的变化不敏感,具有良好的鲁棒性。      

高超声速再入目标动态红外辐射特性修正计算

针对高超声速目标的红外辐射特性计算困难的问题,提出一种修正的工程计算方法.在传统气动加热工程计算方法基础上,考虑高超声速大气环境的动态影响,采用大气高度作为修正因子,构建高超声速再入飞行器目标表面气动加热的温度动态变化算法,并对典型飞行条件下的高超声速目标红外光谱辐射特性进行了计算分析.     

基于辐射通量表观对比度光谱的红外预警卫星探测波段选择方法

选择合理的探测波段是设计红外预警卫星需要解决的重要问题.提出了一种基于点目标辐射通量表观对比度光谱确定红外预警卫星探测波段的方法.论文首先建立了较完善的火箭尾焰表观对比度光谱计算模型,进一步建模计算了典型液体和固体火箭尾焰在不同高度的红外辐射特性,使用通用大气辐射传输(CART)软件计算了典型大气条件下的地球/大气背景辐射以及不同高度处大气的透过率和路径辐射,在此基础上以典型液体和固体火箭为例,计算了尾焰在不同高度处的辐射通量表观对比度光谱.结果表明:不论液体还是固体火箭,在2.55~2.85μm和4.19~4.48μm波段的辐射通量表观对比度都比较大,红外预警卫星工作波段可以选为上述波段.     

空间翻滚目标激光消旋概念及天基应用分析

大量废弃的空间目标在失控状态下,由于残余角动量以及光压等摄动影响会处于翻滚状态,对其直接捕获之前进行消旋控制是较为安全的方式。介绍了国内外典型空间目标的消旋操控技术,提出了空间目标激光小光斑近距离辐照操控消旋的概念,分析了激光消旋操控的主要特点,并基于脉冲激光烧蚀冲量耦合效应,完成了典型柱状空间目标天基激光消旋操控应用分析。分析结果表明:激光操控方式可精确控制空间目标的运动姿态,有效降低翻滚空间目标的旋转角速度,所提出的天基激光操控方式可为翻滚空间目标消旋控制提供一种新的解决方法。     

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。     

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。     

Analysis of false alarm for imaging space-based laser warning system

In view of the problem of false alarm in imaging space-based laser warning system, the effects of sunlight and lightning on the threaten laser detection and attack event determination are studied by analyzing and calculating the radiant energy density and space-time feature of imaging spot, respectively. The results show that the main false alarm resourses of spacebased laser warning system are sunlight and lightning. The sunlight should exposure the detector directly in one ninth of the satillite orbital period, and the imaging spot of sun is similar to the attack laser. The lightning imaging spot is similar to the illumination laser. About 1.4 lightning events can occur in the field of view (FOV) of the warning system per second. It could not discriminate spots of sun, lightning and threaten laser by the frame subtraction technology.     

Optimal deployment strategy of airships for near-space communication system using multiobjective advanced evolutionary algorithm

This paper presents a near-space communication system (NSCS) using advanced deployment strategies to gain high throughput. The airships are deployed according to the user's location, assuming robust backbone network characteristics such as signal path loss, fading factor, routing efficiency, and safety issues among bi-connected airships. Due to the independent flying nature of airships, it is very attractive to deploy them as aerial base stations and construct airborne networks to provide service for on-ground users. However, it is quite challenging to optimally deploy multiple airships for on-demand coverage while maintaining the connectivity among airships. A balance between the network parameters, i.e., capacity and coverage area, should be maintained for optimal deployment of the airships. We have derived the maximum throughput of NSCS, including system parameters, as a multiobjective optimization problem subjected to efficient routing protocol and safety constraints. A decomposition-based advanced multiobjective evolutionary algorithm (AMOEA/D) is adopted to solve the deployment optimization problem. The proposed algorithm is motivated by the non-dominated solutions that maintain population diversity over the variable space. Two designed test problems, that is, the L-shaped hotspot problem and nine hotspot problems, are also investigated. Numerical results show that the proposed method improves the system performance compared with benchmark external archive-guided MOEA/D (EGA-MOEA/D) and non-dominated sorted genetic algorithms (NSGA-II) by 10.46% and 3.84%, respectively.