基于云边端的空间目标探测感知系统架构设计

空间目标探测感知系统作为未来信息化作战的关键要素,为现代化战争提供了重要的天域预警信息支撑,文中面对未来空间目标呈现小型化、星座化、异变化等特点,将云边端架构引入空间目标探测感知系统的架构设计中。首先,分析了目前空间目标探测感知系统面临的问题和系统需求;然后,结合云边端架构的理念提出了一种空间目标探测感知系统架构的设计方法,考虑当前探测感知装备现状合理设计了云中心、边中心和端节点的系统组成,结合空间目标探测流程设计了“两环、一库、四要素”的系统运行逻辑架构;最后,总结了该架构具备的先进能力特征。

利用“天籁”暗能量观测阵列开展空间目标探测新技术试验

提出一种用于开展空间目标探测的大视场、多波束射电观测手段。通过柱形天线阵列,在特定方向获得大张角均匀巡天视场,实现对大空域范围的连续监视;基于综合孔径天图成像,实现对批量空间目标的实时捕获;利用小口径碟形天线之间的优化干涉组合,通过数字波束合成实现多目标精确跟踪测量。配合软件去噪与阵列定标校准手段,进一步提高微弱目标信号提取认证能力,降低系统功率与增益要求。提出利用具有相似阵列结构的"天籁"暗能量观测系统开展关键技术试验,以缩短研究周期、减少科研成本。从作用距离、信号特征、探测时间等方面对试验可行性进行了分析,结果表明"天籁"阵列具备支撑相关新技术试验的能力。

国外空间目标探测与识别系统发展现状研究

介绍了美国、俄罗斯、欧洲的空间目标探测与识别系统发展现状,例如美国地基新型S频段空间篱笆雷达和利用轨道优势进行探测识别的作战响应空间-5(ORS-5)卫星,俄罗斯具有空间目标识别能力的新型高频沃罗涅日(Voronezh)雷达、雷达光学结合探测识别的树冠(Krona)系统,ESA空间碎片望远镜及德国试验监视与跟踪雷达(GESTRA)等。总结分析了国外空间目标探测与识别系统的发展趋势,例如正在发展高频雷达和大口径大面阵光学探测识别设备,建立天基、地基互补探测识别系统,研究雷达与激光、光学相结合的探测识别技术等,可为我国发展空间目标探测与识别系统提供参考。

基于FrFT空间目标探测与高精度频率估计

针对空间目标探测中低信噪比下信号检测与频率精确估计的问题,提出了基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的实现方法。首先介绍FrFT进行参数估计的基本原理,在对接收回波信号的动态特性进行分析的基础上,为满足信号检测概率和实时处理要求,设计FrFT在空间目标检测应用中的相关参数,并提出频率估计精度的改进措施,分析了目标检测和频率估计性能。仿真分析结果表明该方法满足工程要求。

FRFT的简化及在空间目标探测中的应用

在空间目标探测中,提出了基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的方法解决低信噪比下信号检测与频率估计的问题。首先介绍了FRFT进行参数估计的基本原理,并根据参数估计方法对算法进行了简化,降低运算量。在对接收到的回波信号动态特性分析的基础上,为满足信号检测概率和实时处理要求,对FRFT在空间目标检测应用中的相关参数进行分析设计,并提出频率估计精度的改善措施,进行了目标检测和频率估计性能的分析。最后进行检测性能的仿真分析,结果表明满足工程要求。

基于主动相干光学合成孔径超分辨成像的空间目标探测系统

基于宏观反射式傅里叶叠层成像理论,提出一种主动相干光学合成孔径超分辨成像空间目标探测系统。采用主动相干光源配合单个小孔径相机,采集目标低分辨图像序列,通过傅里叶叠层拼接算法重构接近等效合成孔径倍率的超分辨图像。给出了系统的总体方案和详细设计,并通过搭建的宏观反射式近红外主动相干光学合成孔径超分辨成像地面实验装置验证了系统的超分辨成像能力。该系统有望通过小孔径实现等效合成孔径全天时高分辨成像效果,大幅缩减载荷口径需求。弥补传统空间目标探测系统夜间成像能力的不足,提升空间目标夜间探测能力。

临近空间目标探测分析

2010年美国在临近空间高超声速平台和武器研究领域获得了"里程碑"式的发展,高超声速飞行器具有突出的快速反应能力,使得"全球到达,全球作战"的作战理念成为可能。临近空间目标的出现对雷达预警探测系统的预警能力提出了挑战。文中在分析临近空间目标特征的基础上,研究了对临近空间目标预警探测的难点。

基于天籁射电阵的空间目标探测与测向方法研究

天籁计划射电望远镜阵列(简称天籁射电阵)具有大视场与高灵敏度的双重优势,既可以在观测时探测到尺寸较小的空间目标,也能在同一时刻探测到多个空间目标,具有较强的空间目标探测能力,因此可作为空间目标监测设备之一。以曲靖非相干散射雷达作为发射源,对天籁射电阵的空间目标探测能力进行计算。随后提出了可用于该系统的基于相位差测量法的空间目标测向方法,并研究了测向误差与测向角度之间的关系。

白天强天空背景条件下空间目标探测能力分析

从空间目标探测的需求出发，提出了在白天强天空背景条件下实现空间目标探测的两种技术途径。通过分析计算表明，采用光谱滤波技术和增长光学系统焦距两种方法对探测能力的提高具有显著效果。

空间目标地基光电探测与识别技术的发展

空间目标地基光电探测与识别技术是空间态势感知的主要技术手段之一。首先归纳了空间目标的典型光学特征,分析了用于轨道与光学特征探测与识别的两类光电望远镜特点,梳理了国外空间目标光电探测与识别技术的发展历程,简要总结了空间目标地基光电探测与识别技术和应用需求间的主要问题,展望了空间目标光电探测与识别技术的未来发展方向。

基于布里渊散射探测空间目标的计算分析

提出用布里渊散射原理探测空间目标的方法。分别对大气、空间目标材料金属涂层及隐身材料的布里渊散射特性进行了计算和对比分析。结果表明 ,大气布里渊散射频移与目标涂层及隐身材料布里渊散射频移之间相差至少大于一个数量级 ,由此得出利用分析布里渊散射光谱来探测空间目标的可行性。计算了散射频移的大小 ,并对探测技术作了分析 ,采用一种窄带量子滤光系统探测装置 ,对散射光谱进行了精确的探测和分辨。

空间目标轨道外热流计算及辐射特性研究

本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,基于非结构四面体网格编写了仿真程序,并对计算结果进行了对比验证。进一步地,对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流,采用带帆板的网格对有无遮挡情况下各表面受到的轨道外热流进行了分析。结果显示,在对地模式下考虑遮挡后,−Y表面平均热流值降低了53.79 W/m^(2),+Y−Z侧帆板表面平均热流值降低了32.05 W/m^(2)。结合表面材料属性,分析了各表面的温度特性,并结合帆板温度的在轨遥测数据,验证了计算的准确性。最后,计算了两种模式下各方向的红外辐射强度。结果表明,不同观测模式下各表面受热流的影响不同,对地模式下各表面温度随时间变化较大,而对日模式下各表面热流较为稳定。两种模式下,太阳能帆板的温度较高,辐射强度较大,具有明显的红外特征,便于开展红外观测。

基于合作目标的空间目标尺寸反演模型

传统基于亮度的空间目标尺寸反演方法需结合探测器响应,其误差会影响尺寸反演的精度。为了解决这一问题,文章提出引入合作目标亮度信息来辅助尺寸反演的方法,将合作目标亮度信息与空间目标进行比对,消去误差较大的探测器响应,转化成精度更高的合作目标位置信息,从而实现反演精度的提高。首先建立了基于合作目标亮度和位置信息的空间目标观测模型,然后依据辐射度学推导空间目标尺寸反演解析式,给出计算误差,最后结合实例对模型进行验证。结果显示基于合作目标亮度信息的尺寸反演精度较传统方法提高约46.9%,说明引入合作目标辅助尺寸反演能够有效提升反演精度。

多目标空间探测智能轨迹优化方法综述

多目标空间探测是经济理性的太空探索与开发方案,它能以较低的花费获取巨大的收益.多目标空间探测轨迹优化的优化空间巨大,优化难度高,始终是航天动力学中的研究热点,而智能方法面对这些难点有着优异的表现.本文首先通过轨迹优化竞赛介绍多目标空间探测轨迹优化国际研究趋势,从中可以看出智能方法发挥着越来越重要的作用,然后从多目标空间探测轨迹优化的转移轨迹智能优化方法和探测序列智能优化方法两个部分进行综述,最后对该研究进行了展望.

空间目标表面材料反射率的测量

介绍了双向反射分布函数测量空间目标表面材料热特参数的原理和方法,搭建了双向反射分布函数光谱特性和激光散射特性测量平台,对空间目标的几种典型热控涂层反射率进行了测量。测量结果表明,在入射角为0°时,SR107白漆涂层的反射率为0.785;OSR,F46和聚酰亚胺薄膜对532 nm激光的反射率均大于90%。

空间目标监视雷达技术探讨

本文分析了空间目标分布特性和国外空间目标监视技术发展趋势,提出了我国发展空间目标监视雷达需要注重研究的关键技术.

平流层飞艇光电探测望远镜关键技术分析

介绍了光电望远镜试验平台的研究现状,对地基、天基、机载、气球平台望远镜的性能与特点进行分析和总结。大口径光电望远镜的观测质量受地球大气湍流和大气吸收的影响,有其极限探测能力,而大部分大气扰动发生在大气最底层的对流层。平流层飞艇光电望远镜不受对流层大气扰动的影响,其分辨力可显著提高。在此基础上提出平流层飞艇光电望远镜发展需突破的关键技术,涉及材料、控制、能源、高能物理、光学技术等方面。

单脉冲机械扫描雷达空间目标自动化探测技术研究

分析了单脉冲雷达的工作原理及组成,阐述了其空间目标探测的自动实现过程,最后提出了雷达探测过程中的抗速度欺骗干扰算法,并对算法进行了仿真分析。仿真分析结果表明:该算法在S/N小于-1d B,最大扫频速率小于20KHz/s时可行。

地基观测空间在轨运行圆锥目标的激光多普勒频谱

利用目标坐标系下旋转圆锥目标激光多普勒频谱特征,结合一种假想运行轨道数据和空间目标坐标系、地基坐标系和地心坐标系间的变换关系,构建了空间在轨运行圆锥目标的激光多普勒频谱地基观测模型.通过3种实例,详细计算并分析了不同尺寸、粗糙表面圆锥目标以及不同地基观测方向下的激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移量的变化情况.数值计算表明:在轨运行的圆锥目标,其尺寸、表面粗糙度、地基坐标系下的观测方向都对多普勒频谱特征都有影响,地基激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移的变化都按一定规律呈周期性波动;旋转速度一定的情况下,圆锥目标尺寸越大,多普勒频移也越大;圆锥目标表面越粗糙,地基激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移的变化起伏越显著.本文工作对进一步开展地基观测空间在轨运行的各种复杂目标奠定了理论研究基础,将为开展空间微运动和真假目标地基激光雷达探测实验研究提供技术支持.

观测数据关联的泰勒展开径向速率方法

针对近地空间目标编目探测中,双屏电子篱笆的观测数据关联判断的问题,提出一种基于泰勒展开的径向速率数据关联方法。该方法对关联判断中径向速率这一判别量的计算采用泰勒展开的方式;与传统方法相比,该方法不需要进行地心地固坐标系与地心惯性系坐标转换,也不需要迭代计算初轨根数,具有简单、快速、符合精度需求的特点。在双屏电子篱笆探测LEO(Low Earth Orbit,低地球轨道)cm级空间目标的应用仿真中,该方法与使用初轨确定结果的径向速率方法相比,判断正确率基本相同,但所需计算时间比后者低一个数量级。因此,所述方法的判断效率较高,可为编目探测系统的数据处理流程提供参考。