临边/深空背景探测系统地球杂散辐射建模分析

为评估地球杂散辐射对地球临边、深空背景探测类空间光学遥感器成像的影响,指导遥感器杂光抑制设计,对地球杂散辐射进行了建模分析。基于辐射学理论,建立了地表球冠杂散辐射模型,给出了卫星任意位置时对其光学载荷杂光有贡献的地表球冠区域,并采用区域网格化,小面元积分的方法求解地球总的杂散辐射。小面元的辐射能量包括透过大气的地物能量、大气自发辐射能量、大气对太阳辐射的后向散射能量,为准确表征,根据卫星参数建立了小面元的经纬度模型、太阳矢量模型来计算其太阳照射几何,结合卫星观测几何、地表参数、大气参数等,通过大气辐射传输模型仿真求得。以某空间遥感器可见光及长波红外谱段为例,从星下点位置、时间、载荷视轴指向等各维度进行了地球杂散辐射仿真分析。

深空背景点目标红外序列图像生成

针对空间目标天基探测仿真系统需求,提出了一种基于卫星工具套件(STK)+MATLAB的深空背景点目标红外序列图像生成方法。点目标表面温度计算采用了比节点网络法更高效的等温简化模型以提高仿真效率;由比低分辨率光谱仪(LRS)模型更完备的中段空间实验卫星(MSX)红外星表提供深空背景模型,扩展了探测系统仿真应用领域;同时,建立了以电子数表征的目标背景照度和图像灰度转换模型。图像仿真过程中加入卫星扰动误差、相机测量误差和焦面电子学噪声,仿真生成的图像序列更接近真实物理过程。该仿真方法可以模拟任意时刻、任意指向和任意光学视场4～26μm的点目标红外图像序列,图像生成实时性好。文章最后给出了某空间目标的红外序列图像仿真实例。

深空背景下运动点目标探测距离模型研究

红外相机探测运动点目标时,探测能力主要指标为探测距离,而影响探测距离的因素很多,如光学系统工作温度、红外探测器像元尺寸、目标特性等。文章从红外相机点源目标探测基本理论出发,建立了运动点目标红外相机探测距离估算模型,分析了影响探测距离的各相关因素,为深空背景下运动点目标红外相机的指标设计提供理论参考。

深空背景弱小运动目标检测算法研究

在深入分析监测设备CCD图像特点的基础上,提出了一种深空背景弱小运动目标检测新方法。该算法使用"列高通滤波器"进行背景抑制;采用序列图像多帧累加增强目标与恒星的对比度,用交叉投影法确定星点区域,提取局部星图,利用局部星图匹配剔除恒星干扰;结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法完成目标检测。结果表明,该算法可满足深空背景弱小运动目标实时检测的要求。

基于拓扑不变性的深空背景暗弱目标检测方法

通过分析深空背景图像的特点,提出一种基于拓扑不变性的深空背景暗弱目标检测方法。首先,使用基于拓扑不变性的图像匹配方法以首帧图像为基准对序列图像进行匹配;然后,进行背景滤除;最后,利用基于Hough变换的方法对图像进行暗弱目标检测,从而获取目标信息。为验证提出算法的有效性,使用STK软件制作若干幅半仿真序列图像进行实验。结果表明:提出的算法对空间碎片的检测能力超过了SMP和SBV两种算法;算法的计算效率与SMP算法相当,比SBV算法高。

深空光通信接收方案的改进及误码性能分析

为了更好实现在不同背景光和大气湍流条件下的深空光通信,研究对比两种深空信道的接收方案模型。方案一为传统的接收方案,直接将光子探测器阵列放在天线的焦平面处,并在其前面加上小孔光阑,方案二为改进后的接收方案,将小孔光阑放置在焦平面处,光信号通过光阑后再经准直镜到达探测器阵列上。本文首先建立起大气湍流模型和背景光模型分析其对于接收端的影响,然后对所加的小孔光阑的孔径大小进行优化,最后在最佳孔径下对比两种接收方案的性能。仿真结果表明,在不同湍流和不同背景光时对应的最佳孔径都不一致,可以为后续设计地面接收系统提供一定的参考。而方案二比方案一在不同背景和大气湍流条件下性能也均有所提升,尤其在较强背景和大气湍流时方案二性能提升更加明显。