空间目标白天光电探测能力分析

天空背景在白天时的强光给空间目标的光电探测带来了很大的难度,针对白天探测的特点,基于极限探测信噪比、对比度及极限探测星等探测能力模型,说明了光谱滤波方法能有效提高白天探测能力,对比各种滤波效果,提出窄带滤波作为最优光谱滤波方法。从光学系统参数角度出发,通过分析计算得出在一定条件下综合权衡各参数的影响,减小视场,提高光学探测口径,增大焦距,有利于提高白天光电探测能力,为光学探测器的设计提供了一定的参考依据。     

强背景下光电系统空间目标探测能力

光电系统可见光探测在空间目标监测中发挥着重要作用,而强背景下空间目标探测一直是限制光电探测设备能力的瓶颈;为了提高光电系统实际探测能力,从系统探测能力表征参数-信噪比入手,分析了系统探测信噪比的理论公式和选择原则;针对强背景对光电系统探测信噪比的影响,分析给出了不同光谱滤波方式对光电系统探测信噪比的影响程度; 分析了不同布站方式对系统探测能力的影响,并开展了实际观测测量。理论分析表明,采用合适的光谱滤波技术可有效提高光电系统的探测能力,系统探测信噪比提高1 倍;通过合理布设光电系统的观测站点,使得光电系统对空间目标的探测能力显著提高,对目标的可探测概率从51%提高到96%,理论分析与实验观测结果基本一致。     

红外K波段白天探测能力分析验证

对空间目标白天探测的关键技术,包括大气透过率分析、天空背景辐射分布、探测能力计算等进行了研究。在此基础上选取K波段光谱在1.23 m口径地基光电望远镜上进行白天观测实验,对关键技术进行验证。实验数据表明,经过优化设计此系统在30俯仰角时白天极限探测10.38等星,较未优化前白天探测能力提高24.9%,为中高轨卫星的全天时观测提供重要依据。     

自适应增益光电探测电路设计

在激光模拟实兵对抗系统中,为解决传统光电探测电路受环境影响大,系统不稳定、检测效能低的问题,设计了一种基于单片机的增益自适应光电探测电路。在传统光电探测电路的基础上改用两个对称分布的跨阻放大反馈电路,消除光电探测器偏置分量,抑制前置放大电路的系统噪声;采用自动增益控制电路使不同射击距离下输出信号幅值保持稳定;采用多级滤波的方式去除信号的直流分量并有效抑制背景噪声,为信号的进一步处理提供准备。通过实验验证与TINA-TI仿真分析结果表明,该光电探测电路可以实现增益自适应变化,在不同入射距离下输出电压幅值基本稳定在2 V左右。其性能明显优于传统固定增益电路,极大地提高了对光电信号的探测能力,该结果验证了本文提出的光电探测电路设计的科学性和可行性。     

戈壁地区天空背景光谱研究

利用天空背景测量设备测量了西北戈壁地区的天空背景光谱亮度,对该地区典型时刻的背景光谱分布进行了研究;针对相应背景光谱下的滤波技术对光电系统探测能力的提高进行了仿真研究.研究结果表明：该地区的背景光谱分布相对于理论分布来说,600～900 nm光谱波段背景亮度所占的比重较大,且随着方位角、天顶角的改变光谱分布变化不大;在天空背景为10 W.m-2Sr-1条件下,在该地区采用600～900 nm滤波方式光电系统的探测能力只得到约0.1等星提高.     

衍射光学系统红外光谱目标探测性能

衍射光学系统具有大口径轻量化的优点,但其光谱范围较窄,能利用的红外信号能量较小,通常认为采用后会使红外相机的探测信噪比降低。基于衍射光学系统,分析了对地观测红外相机的目标探测性能,结合一个非制冷红外相机信噪比计算示例,明确了在地物背景和目标光谱特性不同的条件下,基于衍射光学系统的红外相机仍可能具有良好的目标探测性能。同时将红外相机等效噪声功率与激光和电子学系统进行对比,提出了红外探测系统的性能还可能进一步提高的观点,给出了一种引入激光本振结合电子学滤波细分红外光谱降低等效噪声功率的方法。     

基于测量数据的自适应探测系统技术方法研究

针对传统的光电探测系统大多只根据单一的专项任务进行设计,无法兼顾不同任务探测识别的需求,提出了一种基于测量数据的自适应智能光电探测系统的概念。阐述了针对不同任务需求,在轨实现测量数据的处理分析,自适应修正系统参数的方法。重点介绍了系统参数案例库的建立,利用傅里叶分光技术判断场景目标,自适应选择工作波段的方法。针对面目标和点目标探测,分别利用清晰度评价函数和综合信噪比作为调参依据,形成调参反馈,自适应调整光学系统口径、增益、焦距和积分时间等参数,达到最佳成像模式,实现多种类不同目标探测和识别的需求。     

白天天体光谱偏振成像技术及实验研究

为了解决白天天体观测能力受限问题,采用光谱偏振成像技术,并结合天空背景偏振态实时测量方法,显著降低大气散射影响,将提高白天强背景下天体探测信噪比和对比度.讨论了针对天空强背景下天体光谱偏振成像探测原理,介绍了相关实验系统,开展了白天恒星光谱偏振成像实验研究,获得了星等为6.33的恒星目标实验结果,并与光谱强度图像进行了对比.实验结果表明了使用光谱偏振成像能够明显改善天体探测对比度,证明了光谱偏振成像技术能够很好地应用于白天天体天文观测研究.     

大气抖动矫正用高灵敏度高帧率CCD相机

针对自适应大气抖动探测的要求,设计了一种高灵敏度、高帧率的CCD制冷相机,并对其特性进行了测试.通过使用带低通滤波器的前置放大器降低了读出噪音,研究了读出噪音与读出速度的关系.相机采用USB2.0界面传输,16 bit TADC采样,电路本底噪音为7.2 ADU,读出噪音为6.9 e-,制冷时暗电流噪音为2.19 e-/pixel/s,系统增益为0.38 e-/ADU,1×2 BIN时传输速率为28.09 fps,50行子画面传输速率为128 fps.     

EMCCD相机在全天时星敏感器中的设计与应用

近地面用全天时星敏感器用于大型飞机、临界空间飞行器等航空器的导航。近年来,随着星惯组合导航技术的快速发展,国外开始重视该项技术的研究。主要研究近地面用全天时星敏感器中基于EMCCD的星相机的设计与应用。分析了星相机的全天时探测的原理,提出采用高灵敏度EMCCD成像技术解决白天强背景下的探测问题。在原理研究的基础上,完成了基于CCD201探测器的星相机及实时图像处理器的硬件设计和调试,采用硬件实时中值滤波的方法实现全天时星图的预处理。设计的星相机系统信噪比可达50dB左右。通过进行白天观星实验获得恒星图像,并成功进行了目标提取。实验说明所设计的EMCCD相机具备白天恒星探测能力。     

微弱周期脉冲信号的取样积分-混沌系统联合检测方法

为提高混沌系统检测微弱周期脉冲信号的能力,提出把取样积分与混沌系统相结合的检测方案。仿真结果表明在相同系统实验背景下,相结合的检测方案优于不加取样积分的检测方法;周期脉冲信号占空比变小,使检测到的最小脉冲幅度变大;输入噪声强度的降低可使检测系统临界相态简化。     

巡航导弹排气系统红外辐射数值模拟

巡航导弹排气系统的红外辐射严重影响其红外隐身突防能力。首先建立导弹发动机排气系统计算模型,对其巡航状态下的流场进行了计算;其次,基于逆向蒙特卡洛法编写的红外辐射特性计算程序模拟了导弹排气系统空间探测点的红外辐射特性;最后分析了空间红外成像及光谱辐射强度分布情况。结果表明：巡航导弹红外辐射具有从正前向到正后向气体辐射向固体辐射逐渐过渡的特点,正后向45°锥形空间辐射较强;模拟红外辐射对指导改进导弹隐身突防能力具有较强的军事应用价值。     

基于达芬奇技术的智能视频监控终端的开发

为了使监视系统具备自动检测与跟踪移动目标的能力,利用达芬奇技术开发了一种智能视频监控终端。实现了以双核芯片TMS320DM6446为主处理器的硬件平台,在达芬奇软件框架下设计了系统软件。提出的运动目标检测与跟踪算法,融合了背景减除和边缘检测技术分割出运动目标,利用目标特征匹配方法建立连续帧间目标的对应关系。测试表明,此终端实现了实时视频编码、运动目标的检测跟踪以及记录目标运动轨迹等功能。     

THE ANALYSIS OF COMPATIBLE SYSTEM OF AMTI AND SAR

Based on the analysis of Adaptive Moving Target Indication(AMTI) and the signal processing of Synthetic Aperture Radar(SAR), a complete compatible system of AMTI and SAR is put forward. The compatibility and effectiveness of this system is prcved in theory. The results of simulation show that this system not only has good ability in stationary targets imaging but also has ability in detecting moving targets under the background of strong clutter.     

AMTI与SAR兼容系统的研究

本文通过对AMTI和SAR信号处理算法的分析,提出了一个完整的AMTI与SAR兼容的雷达体制处理模型,并对该体制的可行性进行了深入的理论论证。计算机模拟结果表明,该系统不仅具有对静止目标的良好成像能力,而且能成功地检测出强地杂波背景下的运动目标。     

调频连续波激光引信探测系统设计

调频连续波（FMCW）激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合,具有探测精度高、抗干扰能力强等优点。为验证FMCW激光探测原理和性能,设计了FMCW激光引信探测系统,包括激光发射子系统、激光接收子系统和信号处理子系统,具有FMCW激光发射、接收、信号处理和探测距离信息输出等功能。对FMCW激光引信探测系统的测距性能进行试验测试,结果表明:FMCW激光引信探测系统的最大探测距离12 m,测距误差在0.3 m以内。所设计的FMCW激光引信探测系统具有较高的探测精度,可应用于FMCW激光引信。     

霍尔传感器在机车测速中的应用研究

测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位，对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。现介绍了应用霍尔传感器通过测量磁场强度，来得到稳定的脉冲方波信号，实现机车转速的测量。     

一种减小Duffing系统可检测断续正弦信号频率范围的方法

本文针对Duffing混沌系统利用状态变化检测已知断续正弦信号时,正弦信号频率范围较宽的问题,根据Mélnikov方法中的系统参数与待测信号幅度、频率之间的关系,分析证明了增加Duffing系统的阻尼参数提高系统正弦信号检测能力的方法,最后给出了在有、无噪声情况下,调整阻尼参数后Duffing系统对断续正弦信号的检测仿真结果.结果表明本文所提出的方法是有效的.     

多望远镜信号接收的激光测距系统探测能力

地面激光测距站向空间目标发射激光信号后,其反射的回波信号达到地面站时将覆盖一定范围,通过设置多台望远镜接收信号,有利于提升对激光信号探测能力。根据激光雷达测距方程及信号探测概率,分析了多望远镜信号接收系统的探测概率、提升效果以及等效接收能力。利用中国科学院上海天文台相距约60 m、口径分别为1.56 m和60 cm双望远镜系统,通过双望远镜同时接收卫星的回波信号,研究了双望远镜信号接收系统探测能力。相比原60 cm口径望远镜系统,单位时间内激光回波数增加了四五倍。考虑到1.56 m口径望远镜激光测量性能,双望远镜可等效于一台口径约1.61 m望远镜系统接收能力,验证了多望远镜信号接收可行性和技术优势。分析了多望远镜系统对轨道高度1 000 km、直径10 cm非合作目标测量能力及所需望远镜台数,使该测量技术在微弱信号探测与大口径望远镜激光测量中将会发挥重要作用。