空中弱目标天基光学探测性能表征及匹配设计方法

针对远距离空中弱目标光学探测的需求,提出天基探测系统性能表征与关键指标匹配设计方法.首先立足于天基光学探测全链路,分析得出影响天基观测条件下空中复杂环境背景中弱目标光学探测的主要因素,包括场景杂波、探测系统的光谱辐射尺度、几何尺度等;然后对上述影响因素进行表征建模,建立目标的图像信噪比与影响要素之间的关系模型,即探测系统性能表征模型;最后以典型探测场景为例,通过研究目标在不同场景杂波及探测多尺度耦合特性下的信噪比变化规律,提出探测谱段优选及其与空间分辨率的匹配设计建议,可为我国天基探测系统设计、指标论证、信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.     

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。     

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。     

天基雷达距离测量误差的影响因素分析

天基雷达作为一种新体制雷达,具备探测范围广、滞空时间长、反隐身目标、不受一般反辐射武器威胁等优势,随着国家航天技术与天基载荷技术的日益发展,天基雷达的实现也逐步推进.但天基雷达仍存在若干需要解决的问题,其中之一就是探测误差问题,因天基雷达信号传输距离远,受到不同因素影响,其探测误差较大.针对不同体制的天基雷达,研究了天...     

空间光电探测/干扰技术需求与展望

围绕对深空背景/目标信息认知与空间对抗能力的提高,提出对基于天基平台的中高轨深空目标光电信息荻取新方法;太空平台光电攻防新概念;以及深空背景/目标识别新技术研究的需求,以及其中所涉及主要技术难题,为建立国家空问光电探测/干扰技术研究基础,为进一步"和平利用空间",以及缩小与美、俄在空间攻防技术领域的差距,呼吁加大技术基础与能力建设建议.1需求技术领域(1) 天基深空目标光学信息探测;(2) 深空目标光电特征认知识别;(3) 天基光电探测/干扰卫星系列;(4) 星间激光通信信息截获干扰;(5) 空间激光探测/干扰中继卫星.2重点研究内容(1)深空目标光电信息探测新方法:1)深空目标红外辐射信息与特征探测;2)空间敌我双方目标识别方法与手段;3)卫星及天体目标激光散射特性测量;4)星间激光通信信号实时截获与破译(2) 空间平台光电攻防新体制:1)军用卫星光电探测系统特点与弱点;2)天基多波长电激励高效能新型激光器;3)星载光纤激光相控阵探测/干扰一体化;4)对空间激光/红外源低虚警探测识别;5)自适应宽波段激光防护机理与方法(3)空间卫星平台光电新技术:1)星载脉冲激光电源与高效储能技术;2)无后座力小目标近程激光推进技术;3)对卫星光学镜面/电池粘污材料技术;4)对太阳能电池板的遮蔽网覆盖技术3 主要科学技术与难点问题(1)天基高效能激光器技术(2)天基光电探测识别技术(3)空间卫星平台配套与支撑技术     

大气层外弹道目标红外辐射特性研究

针对来袭弹道导弹大气层外飞行过程中的目标识别问题,提出了对弹道目标的红外辐射探测仿真方法。红外辐射特性是大气层外弹道式目标的基本特性之一,也是开展目标识别的重要依据。对于弹道式目标的红外辐射特性识别的需求,本文开展了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测红外辐射特性的建模与仿真研究工作。首先建立了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测的红外辐射计算模型,接着基于STK/EOIR开展了典型目标的红外辐射特性仿真,最后分析了弹头目标和诱饵的红外辐射特性。     

空间目标天基成像探测信噪比分析

基于光散射理论和轨道动力学,引入区域分解、网格划分和矢量坐标变换的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标等效星等的数学模型。结合空间目标天基成像探测的噪声来源建立了空间目标探测信噪比的数学模型。以空间目标天基红外系统为例,根据目标的结构特性、材料特性、背景特性、轨道特性及探测器的轨道特性、性能参数等,计算了目标等效星等和目标探测信噪比随时间的变化关系。结果表明,目标等效星等在观测时间内存在约3个星等的差别,导致目标探测信噪比在观测过程中也随之变化。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标天基成像探测信噪比的动态分析。     

DMD结合图像传感器的高动态场景成像探测

微镜阵列DMD空间光调制器结合图像传感器能够解决高动态场景中强弱目标同时探测的问题,获得高动态图像数据,能使光电成像设备动态范围扩展到130 dB以上。为了实现快速的像素级光强控制以及获得高质量的实际场景高动态图像数据,根据实际场景成像其非边缘区域的相邻像素值变化缓慢的特点,提出了一种适合DMD驱动方式的像素级调光算法-自适应空间区域法,它具有较快的收敛速度,最坏的情况下,经过N/I次即可完成调光权值的搜索;在以FPGA为驱动核心的高动态场景成像探测实验系统平台上,对DMD的驱动时序进行了分析研究。并通过此实验平台验证了自适应空间区域法的有效性,该方法能够实现对高动态场景中强弱目标的同时探测,具有很好的光强控制质量,对场景光强局部变化的适应性较强。     

时序平滑多尺度叠加动态红外云场景仿真

天基红外观测场景中云场景具有几何结构动态变化复杂、尺度变化随机、辐射动态变化不确定的特点且与天基动态探测链路耦合,对系统探测效能造成极大影响。因此,开展云场景仿真方法研究对天基红外光学卫星系统设计具有非常重要的意义。针对传统仿真方法在大尺度动态云图像仿真应用中计算效率低、占用内存大的问题,提出了一种基于时序平滑多尺度叠加方法的动态云图像仿真方法,在基于多尺度叠加算法进行云层整体位置移动仿真的基础上,利用帧间插值的方法实现动态云层形状结构变化,计算效率提高10倍以上,真实模拟云场景的整体移动与内部变化,实现大尺度动态云图像的仿真。     

中段目标平动及微动的红外辐射特性分析北大核心CSCD

红外辐射特性是对弹道目标进行探测和识别的主要依据之一,而目标结构、材料、空间位置、运动形式都会对其辐射特性造成影响。论文针对天基红外探测场景下中段目标平动及微动的辐射特性分析开展研究。首先构建天基红外探测场景模型,通过轨道仿真计算不同时刻中段目标的空间位置、相对探测器的空间姿态等参数;其次基于中段目标红外辐射模型,综合考虑不同位置及姿态参数下太阳辐射、地球背景辐射等参数,计算相应的目标温度与辐亮度等;最后综合考虑目标相对探测器的空间距离及姿态,仿真不同波段下红外探测器获得的中段目标辐照度,以及不同运动形式对辐照度的影响。仿真结果表明,目标微动对辐射特性的影响不可忽视,可作为目标识别的一个特征,为后续目标探测与识别提供数据支撑与指导。     

一种波束谱特征加权的水下弱目标检测方法

实际水下被动信号处理中,感兴趣的弱目标往往只在所处理频段的某些频率分量上表现出相对明显的谱特征,现有基于能量累加的后置处理方式存在谱能量小于噪声的目标被平滑的问题,最终导致目标无法被有效检测.针对该问题,本文提出一种新的自适应波束形成后置处理方法,通过Eckan最优滤波器从波束信号谱中提取感兴趣的频谱,从而求取波束谱加...     

基于STAP的高速空中微弱多目标检测

空时自适应处理（Space-time adaptive processing, STAP）是一种有效的机载雷达动目标检测方法。为了对高速微弱空中动目标进行检测,常常要求相干累积时间较长。在此情况下,目标会发生严重的距离走动,一般常用Keystone变换来校正。但由于目标存在严重的速度模糊,此时Keystone变换会对STAP性能产生影响,而且Keystone变换无法对模糊数不同的各目标的线性距离走动进行统一校正。针对这些问题,本文提出了一种基于STAP、Keystone变换及Clean技术的高速微弱空中多目标检测方法。该方法首先进行杂波抑制,从而避免了Keystone变换降低STAP性能的问题,同时借助于Clean技术逐个检测出各目标并将其从总的数据中消除,因此对于模糊数不同的多个目标也是有效的。仿真结果证明了该方法能够有效的实现高速空中微弱多目标检测。      

Dynamic programming based adaptive step integration method for maneuvering fluctuating target detection

An adaptive long time integration method based on dynamic programming (DP) is proposed for the detection of high speed maneuvering fluctuating targets. The proposed method is aimed at detecting a target with an unpredictable range migration and fluctuating echoes by jointly applying three main ideas: the improved DP procedure that could search the maneuver position and velocity at each frame; the multi-pulse integration that could suppress the influence of fluctuation; and the adaptive step with fading factor that could allow the integration time to be suitable for each searching velocity. Compared with the existing methods, the target energy could be integrated along its trajectory using the proposed method without estimating the specific motion parameters, which makes the proposed method applicable to a target with arbitrary motion. Simulation results and performance comparisons show the superiority of the proposed method.     

基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究

为利用被动干涉微波技术作为我国天基预警体系的重要补充以实现对海面目标的有效探测,该文提出一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测算法。首先,建立了海面背景和海面目标的被动干涉微波图像数学模型;其次,详细地介绍了海面目标的探测算法,并仿真验证了算法的可行性;最后,开展了机载实验。理论分析和实验验证均表明：该探测算法是可行性的,能有效地探测到海面目标,且具有较好的探测性能;海面航行的金属目标在被动干涉微波图像中呈现“一高一低”的特征,可利用该特征提高海面目标探测概率。该探测算法可为天基被动干涉微波技术探测海面目标提供参考。

     

红外弱小目标背景抑制中的二维空域廓线法

为了实现天基红外遥感图像中的弱小目标检测,抑制复杂的结构背景,提出了二维空域廓线法.算法以一维时域廓线目标检测理论为基础,将其扩展到二维空域,应用于单帧目标检测.采用二维空域廓线可以获得背景估计,用原始图像减去背景图像可获得包含目标的前景图像.将本文算法与现有的单帧目标检测算法相比,可获得更大的ROC曲线面积,表明提出算法优于同类算法.     

数据处理在提高雷达作用距离中的应用

现代雷达需要有较好的低截获特性,同时在大量低RCS目标出现后,雷达要增强对这些目标的探测能力,就必须降低信号处理的检测门限,然后通过数据处理的方法,沿目标的运动路径将回波幅度进行非相参积累,以降低虚警率.本文通过将低门限检测、卡尔曼滤波、动态规划法相结合的办法,将雷达可靠检测的信噪比降低6dB左右,相当于将雷达的最大作用距离提高了近30%,并给出了仿真结果.     

机载雷达高速空中机动目标检测新方法

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法.空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会引起多普勒走动.为了有效检测上述目标,本文提出了一种新方法,该方法在目标距离走动校正之前首先进行杂波抑制,避免了直接利用Keystone变换校正存在多普勒模糊的运动目标距离走动时影响杂波分布特性、进而降低STAP性能的问题;然后对距离走动校正后的数据进行Wigner-Hough变换,估计出目标的加速度,并根据估计值对多普勒走动项进行补偿,从而使目标能量能够得到有效积累;最后进行运动目标检测.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于动态规划算法的无源毫米波弱小目标检测方法

针对无源毫米波弱小目标特点,结合已有的动态规划算法,利用图像阈值分割原理实时计算检测门限,提出一种适用于无源毫米波小目标检测的实用动态规划算法,并分析了动态规划的计算过程及分割门限的确定方法。实验仿真结果表明,此算法能准确检测出复杂背景下的低信噪比无源毫米波弱小目标,并得到目标运动轨迹,在单帧成像信噪比为4.5dB左右时,能准确检测出目标运动轨迹。