卫星对空中动态目标凝视成像姿态规划方法

针对低轨卫星面阵相机对空中动态目标凝视成像需求,提出卫星平台根据像面脱靶量进行目标位置估计和凝视姿态规划方法.基于空中动态目标飞行高度的先验知识,以目标地理经纬度和经纬度变化率为状态量,以目标中心像素值为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器,实现目标地理经纬度的精确估计和预报.在此基础上,规划卫星姿态和角速度,避免了目标像素噪声和延时对姿态稳定度的影响,并实现了单星对目标位置估计.通过数学仿真验证了所提方法的有效性.

基于凝视成像差异性探寻传统舞蹈文化的传承与发展策略

随着人类社会的不断发展与进步,在当前以图像进行传播的时代,传统舞蹈以其非语言文字文化积淀,逐渐在我国文化事业建设中凸显出其重要意义。但由于不同主体凝视成像存在差异,对传统舞蹈文化的传承与发展产生了不同程度的影响。本文旨在通过探析凝视成像的差异性,为传统舞蹈文化的传承与发展探寻有效策略,进而改善传统舞蹈发展维艰的现状。

基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器设计

光学微扫描技术是微扫描亚像元成像系统中的核心技术之一。研究了基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器的原理和设计方法,分析了微扫描平板的误差对亚像元成像的影响,设计了一种基于凝视型面阵CCD探测器的光学平板调制式微扫描器,并实现了与亚像元成像实验系统的联调成像。设计方法不仅适于可见光成像,也适于基于凝视焦平面探测器的亚像元热成像。

超高速导弹红外凝视成像导引头技术研究

对弹道导弹采用的红外凝视成像导引头的几个关键问题进行了讨论 ,并结合导弹使用的实际需要以及国内红外成像器件的水平给出了较合适的设计方案 .用该方案设计的导引头基本满足弹道导弹的使用要求 .研究结果表明 :该方案设计正确、可行 ,是目前易于设计实现的一种方案 .

基于压缩感知在线稀疏的红外视频遥感凝视成像

压缩感知理论是一种新兴的数字信号处理方法,在红外遥感视频成像中有很好的应用前景.为了提高红外视频遥感成像的效果,提出了基于压缩感知在线稀疏的红外遥感视频凝视成像方法.介绍了该方法的视频图像分块压缩采样策略,视频图像在线稀疏方法,以及视频图像重构方法.重点研究了有运动目标的红外遥感图像在线稀疏表示方法,提出了迭进分块训练样本的设计方法和累积冗余字典构造方法.通过数值计算可以看出,该方法提高了遥感红外图像的重构效果.

低轨卫星面阵凝视成像技术研究

文章介绍了面阵凝视成像的工作原理及特点,阐述了低轨卫星对地观测凝视成像面临的像移问题及其解决措施,对像移补偿装置与二维指向机构的结合做了初步探讨。

Bj?rck-Schmidt正交化微波凝视成像方法的研究

微波凝视成像作为一种新的成像模式,依靠多个相互独立的天线阵元发射随机信号,在空间形成时空两维随机辐射场,将回波信号形成的辐射场与预存的随机辐射场进行关联处理,从而实现成像。由于电磁信号在空间形成的辐射场具有很强的相关性,因此在进行直接关联处理后,得到图像的副瓣很高。本文针对上述问题提出对预存辐射场分别进行Schmidt及Bj?rck-Schmidt正交化处理,减小了邻近单元散射电磁信号的相关性,从而抑制了目标的副瓣,图像的信噪比得到提高,最终获得良好聚焦的图像。文中给出了直接关联处理及Schmidt和Bj?rck-Schmidt两种正交化方法性能的对比,同时对预存辐射场正交化处理后的信号特性进行了分析。仿真实验证明了Bj?rck-Schmidt正交化方法可以明显降低目标的副瓣,进而说明了该方法的有效性。

基于扩张状态观测器的快速步进/凝视成像机构控制

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案,以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先,阐述了扩张状态观测器理论,对其特性进行了详细分析,并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道,设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上,利用观测器输出的加速度估计值,提出加速度补偿策略,并设计了补偿环节。实验结果表明,与无加速度补偿环节相比,引入加速度补偿后,成像机构每次步进调节时间由76ms减小到33ms,凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内,速度波动减小约2~3倍,成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单,需整定参数少,对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

红外凝视成像导引头随动系统误差分析

为了分析红外图像末制导导弹的落点精度,需要对红外成像导引头的输出误差进行估算。分析了红外凝视成像导引头伺服稳像平台的控制回路,并以该回路为依据,充分考虑系统中误差产生的外因和内因,讨论了存在于导引头输出量中的弹体扰动误差和成像误差,以及部件漂移误差和测速坐标系误差,推导了各误差项的表达形式,最后基于以上分析,就如何有效控制导引头误差,提高其精度,提出了有针对性的方法和关键点。

低轨对地观测卫星凝视成像仪探讨

文章介绍了典型空间信息获取方式及特点,阐述了低轨对地观测卫星凝视成像面临的问题及解决对策,对两种低轨对地观测卫星凝视成像仪及其应用进行了探讨。

基于面阵探测器的凝视成像激光雷达

本文介绍了一种基于面阵探测器的凝视成像激光雷达系统。整个系统分为三部分,第一部分是脉冲激光发射系统,采用中心波长为808nm的半导体堆叠激光器作为光源;第二部分是接收系统,由成像物镜,像增强器和面阵探测器组成。第三部分是计算机图像数据采集处理系统。系统使用分时的两次测量法,先后用恒定增益和线性增益两种方式对接收到的光强进行调制,由这两次测量得到的光强信息解调出距离信息。文章分析了系统的噪声特性,对给定的系统参数用仿真软件估计了距离误差。实验表明,系统的实际距离分辨力和仿真分析得到的距离分辨力相符。

凝视成像红外全景系统的设计

文章通过对全景系统研究现状以及未来使用要求的分析,给出了全景系统的一种新的设计思想。该系统利用光学方法将四路光合成为一路光,使用一个探测器替代多个探测器,降低了系统的造价,减小了体积。在3μm～4.3μm和4.3μm～5μm两个波段进行了相参设计,使得系统具有优于单色探测系统的探测能力和复杂环境下的目标识别与判别能力,提高了有效侦察率,大大降低了虚警率。系统采用了360°×90°(水平×垂直)视场的45°×11.25°缩比视场,像质优良。

高速飞行器红外/激光复合凝视成像设计与约束条件分析

首先介绍了通用高速飞行器的应用背景,着重分析了红外/激光复合凝视成像获取复杂背景下特殊目标的多维光学特征的技术优势。其次确定了适合于通用高速飞行器平台应用的红外/激光复合探测系统的包括波段选择、空间分辨率、探测器选型、作用距离等在内的工作参数以及工作流程规划,并提出了双模共光学孔径、和结构复合两种适合于高速飞行器轻小型平台应用的复合成像机制。最后针对特定目标的目标特性分析了红外/激光复合探测系统在大气条件、气候条件、天时条件以及气动条件等方面的使用约束。

视频卫星对地凝视成像姿态调整技术研究

针对视频卫星成像时视轴对地面目标的指向保持问题、面阵传感器与目标区域之间的相对运动导致的成像质量问题,进行视频卫星对地凝视成像姿态调整技术的研究。首先建立使用面阵传感器的视频卫星对地凝视成像姿态运动学模型,分析卫星与地面目标之间的相对运动过程。然后,以成像质量为基本约束条件,提出一种对地面区域目标凝视成像的三轴姿态机动规划方法。最后,对姿态机动规划方法进行数值仿真和验证,依据仿真结果,提出面阵凝视成像对卫星姿态控制精度的需求。数值仿真分析结果表明,文章提出的面阵凝视成像姿态机动规划方法是合理可行的,所需的姿态指向稳定度为0.003(°)/s,偏航轴姿态稳定度为0.069(°)/s,姿态指向精度为0.01°。

基于分辨性能的GEOSAR凝视成像轨道优化设计

利用地球同步轨道合成孔径雷达(SAR)卫星对地覆盖范围广、轨道周期短等特点,结合波束控制技术可以实现对热点地区的长时间持续观测,即地球同步轨道SAR(GEOSAR)凝视成像。对于GEOSAR凝视成像系统而言,由于轨道高度大大提高,地球自转效应和地表曲率的影响更加显著,在对目标的持续观测过程中,分辨性能变化较大,甚至存在无法二维分辨的观测位置。为了保证卫星资源的利用率,需要通过轨道参数的优化设计,获得更长的二维高分辨观测时间。通过引入俯仰角,对传统成像几何模型加以改进,并推导了适用于GEOSAR的二维分辨率表达式。利用该表达式,分析不同观测位置的二维分辨效果,计算不同轨道参数设计对应的有效观测时长,并结合二维联合搜索的方法完成轨道参数优化。仿真结果说明该轨道参数优化流程可以为GEOSAR凝视成像系统提供有效的轨道参数设计方案。

一种新的分布式卫星凝视成像方法

针对传统基于微波手段的空间对地观测主要方法——星载合成孔径雷达(SAR)体制受限于目标与雷达的相对运动问题,结合由量子关联成像发展而来的微波关联成像技术,提出了一种新的通过多颗分布式卫星实现凝视成像方法。首先,在微波关联成像的基础之上,建立一维微波关联成像的信号模型。然后,在极坐标系下,通过一维微波关联成像实现对回波半径向的"聚焦",得到单部雷达对目标的距离环图像。其次,通过N颗分布式星载雷达得到距离环方程组,联立方程组解算目标位置信息,实现二维分辨能力;确定位置信息之后,进一步通过距离环幅度方程组解算目标幅度信息。最后,通过对稀疏场景进行仿真、成像处理,验证了该方法的有效性。

凝视型长波红外折衍混合光学成像系统设计(英文)

设计了一套折衍混合凝视红外热成像光学系统．该系统工作波段为8～12μm，F数为1，全视场达12°，总长140mm，两个透镜均采用锗材料。衍射器件制作在第二片透镜的凸面上，可以采用金刚石车削技术进行加工．该系统成像质量接近衍射限并且相对折射系统更好地校正了色差．

面阵凝视型成像空间应用技术

介绍了凝视型成像技术的特点、优势、现状和发展趋势,论述了凝视型成像技术应用于遥感领域发展的重要性,总结了面阵凝视型成像技术作为空间应用所涵盖的关键技术,将为我国空间凝视型成像技术的进一步发展提供参考。

空间CCD凝视成像跟踪系统的作用距离分析

在充分考虑了空间背景光辐射特性以及漫反射目标对相干光和自然光的不同反射特性的基础上,利用信号检测的统计学方法,导出了空间电荷耦合器件(CCD)凝视成像跟踪系统分别在激光照明主动跟踪模式和太阳光照明被动跟踪模式下的作用距离表达式。结果表明,空间CCD凝视成像跟踪系统在脉冲能量为1mJ的激光照明主动跟踪模式下可对1m2空间漫反射目标实现10km量级范围内的跟踪;而利用太阳光照明的被动跟踪模式下的跟踪距离可达几百千米。

光学遥感卫星凝视成像姿态规划及快速仿真方法

目前,遥感卫星凝视成像姿态规划通常只考虑横滚轴和俯仰轴,导致仿真图像出现小角度旋转,降低了视频成像质量;仿真过程多数未考虑仿真实时性,仿真时间过长,难以满足工程应用。针对上述问题,进行了修正图像旋转的偏航补偿,并提出了一种针对平坦地形的凝视成像快速仿真方法。首先,推导了对地凝视成像时航天器三轴姿态的计算公式;然后,基于中心投影建立了凝视成像的几何模型,并运用二维拉格朗日插值方法进行地球局部曲面重构;最后,进行了针对平坦地形凝视成像的仿真实验。仿真参数设置如下:轨道高度为526 km,相机焦距为1.45 m,像元尺寸为5.5μm。仿真结果表明,此仿真条件下姿态规划误差小于0.004 m;在不考虑高程变化的情况下,使用本文方法对地形平坦的目标区域进行成像仿真时,误差小于0.031个像素;相比于逐点计算的直接法,仿真时间减少了87%。