空间目标

摘要： 空间目标容易受到太空垃圾碰撞及干扰从而产生抖动。针对空间抖动目标红外图像的模型构建问题,对天基空间红外成像系统的主要噪声进行分析并考虑杂散光影响,基于Creator与Vega软件平台相结合,提出抖动状态下空间目标表面缺陷的红外图像的建模方法。依据空间目标基本特征分析其红外辐射特性,在Creator中对空间目标缺陷进行三维建模;根据目标以及背景红外辐射特性对三维模型进行温度场分析,将分析所得结果与Vega红外模块相结合获得红外图像模型;确定抖动图像数学模型并对仿真图像施加抖动影响,然后施加杂散光影响获得最终模拟图像。实验结果表明:该方法生成的抖动状态下空间目标红外图像与实验图像相似程度高,能为空间目标探测与态势感知提供一种有效的模拟系统。

摘要： 1引言英国《太阳报》2021年7月17日报道,美国天军太空与导弹系统中心拟开发“深空先进雷达能力”(DARC)项目,计划在美国得克萨斯州及英国、澳大利亚各部署一座DARC雷达站,预计2027年正式投入使用。该项目中每个基地将部署10~15个直径15m的大型天线,可探测距地球约3.6×10^(4)km外足球大小的目标,单座基地占地面积约10^(4)km^(2)。

摘要： 利用ISAR像进行快速有效的空间目标识别是目前空间态势感知领域研究的热点,然而受到样本数据量的限制,直接训练深度神经网络容易产生过拟合,难以准确预测;而传统基于手动提取ISAR像特征的目标识别方法,操作繁琐且需要耗费大量的时间与精力。针对上述问题,提出一种基于迁移学习快速自主识别空间目标的新方法,该方法通过角度旋转、方位向距离向尺度变换、斑点噪声注入等方式对小样本空间目标ISAR像数据集增强;以AlexNet预训练模型为基础,对模型的“深”、“浅”层分别设置差异化的学习率;通过反向传播方式对AlexNet模型的权值进行微调从而实现模型迁移。训练测试结果表明,数据增强方法可以有效提高模型的分类性能,该方法可以实现小样本数据集下目标的自主快速识别,与传统方法相比具有更好的分类性能。

摘要： 给出了一种基于微分代数的任意阶空间目标轨道传播方法。微分代数方法可以在不改变当前算法计算过程的基础上,给出函数对自变量任意阶导数的精确值。首先,将初始微分代数代入轨道传播方程,然后用获得的高阶导数构造新的高阶微分代数。通过使用新的高阶微分代数迭代前述过程,可求解空间目标状态对时间的任意阶导数。最后,将任意阶导数代入泰勒展开公式,求解空间目标轨道的单步传播。该方法要求轨道传播方程采用的摄动力模型在轨道传播积分区间上是解析的。通过仿真分析验证了所提方法的有效性。

摘要： 随着近年来光谱探测仪器灵敏度、精确度和易用度的不断提升,光谱技术已经深入到各行各业的物质成分的鉴定与分析中。对于空间目标的光谱观测是传统光学观测的重要拓展之一,因其具有的非接触、无损伤等优点而备受关注,然而由于观测条件所限,空间目标的光谱数据量极小,通过传统方法对其进行分类分析达不到较好效果,必须探求提高分类精度的方法。首先,通过1.2 m空间目标光学望远镜上搭载的光谱相机终端获取空间目标高光谱图像;再通过天文学测光IRAF方法,提取空间目标的一维光谱数据;为对空间目标光谱进行分类,提出一种结合多种深度学习方法解决小样本数据量的空间目标分类问题。该方法应用密度聚类方法将空间目标粗糙分类,一维生成对抗网络方法增加空间目标数据,一维卷积神经网络方法将空间目标精细分类,三者组合进而达到较好的实验效果,整体精度约为79.1%(基于密度聚类、过采样、一维卷积神经网络方法组合、基于K-means、一维生成对抗网络、一维卷积神经网络方法组合和基于K-means、过采样、一维卷积神经网络方法组合的整体精度分别约为78.4%,77.9%和77.2%)。粗糙分类模型中,密度聚类方法比K-means方法整体精度平均高出约为0.67%;数据增广模型中,一维生成对抗网络方法比过采样方法整体精度平均高出约为1.52%;精细分类模型中,一维卷积神经网络方法二层网络比三层网络整体精度平均仅高出约为0.003%,但是运算时间更长。四种组合方法精度均高于单一方法。实验结果表明本文提出的组合方法在小样本空间目标类别未知情况下,可实现细分类且精度较高,为实现空间目标极小数据量下的图谱一体化分析,提供一定参考价值。

摘要： 为了分析不同探测方式下地气光辐射对空间目标成像特性的影响,利用卫星仿真工具包(satellite tool kit,STK)设计了一个以地球同步轨道(geosynchronous orbit,GEO)卫星与中轨道(medium orbit,MEO)卫星上搭载的可见光成像器为探测平台,以高椭圆轨道(highly elliptical orbit,HEO)卫星为观测目标的空间目标运动及探测场景,采用微元法建立空间目标与地气光辐射模型,进而推导出目标信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)。在探测平台上布置追踪探测器与凝视探测器,以进一步分析不同探测模式空间目标与地气光辐射信号及目标SNR的变化规律。仿真结果表明,中轨探测器得到的目标SNR强于高轨探测器,同一探测平台上追踪探测器得到的目标SNR强于凝视探测器,二者在空间目标进出探测器视场时相差最大,在空间目标靠近探测器视场中心时相差最小。

摘要： 为了识别空间目标的椭圆部件,提出了一种基于自适应光学图像的椭圆检测方法。首先,利用RL(RichardsonLucy)方法对自适应光学图像进行复原,在此基础上,采用弧支撑线段(Arc-Support Line Segments,ASLS)方法对复原图像进行椭圆检测。针对ASLS算法使用的Canny边缘提取算法带来的“弧段过分割”和“语义信息差”等问题,提出了基于多尺度组合分组(Multiscale Combinatorial Grouping,MCG)边缘提取的解决方法。最后,针对ASLS算法使用优度指标等验证方法存在部分虚假椭圆的情况,综合利用多种几何指标进行约束,有效地消除了虚假椭圆。实验结果表明:椭圆中心点检测误差优于3 pixels,半长轴误差优于4 pixels,方向角误差优于3°。在重叠面积门限为0.65时,本文算法的准确率为85.7%、召回率为93.3%,F值指标为0.893,优于传统椭圆检测算法。

摘要： 空间目标特性分析是天基光学探测的基础和前提,通过对空间目标特性的分析研究,结合具体探测模式,可为探测器的选型、光学系统设计、目标跟踪与识别算法提供依据。从空间目标的可见光反射特性和自身红外辐射特性出发,给出了空间目标可见光及红外特性的计算模型。结合不同工况,分析了目标在可见光波段、中长波红外波段的空间光学特征,为天基光学探测系统整体设计提供参考。

摘要： 空间目标监视雷达是空间监视领域的骨干装备,与常规防空雷达相比,需要增加空间目标轨道确定核心功能,而轨道改进是实现该功能的重要组成模块,轨道改进模块的研制涉及非常复杂的航天动力学知识,这对从事雷达系统设计的非轨道力学专业的研究人员来说带来极大困难。为此,本文以空间目标雷达定轨中的批处理轨道改进计算为例,介绍了它的数学原理,给出了程序设计思路和函数接口实现,并与ODTK软件进行了仿真对比。实验结果验证了软件设计的有效性,表明本文设计的函数接口可以辅助科研人员进行雷达系统设计。

摘要： 针对近地天体与空间目标光学观测资料初轨确定过程中求解Laplace或Gauss八次方程时遇到的多个根无法判别的问题,提出了一种有效的选择算法。通过构建Laplace八次方程,分析了八次方程系数与根的个数之间的关系。利用观测平台地心距对八次方程进行归一化,消除了平凡解,并分析了方程非伪解个数与观测几何之间的关系。从求解半通径的方程出发,利用Shefer方程,推导了斜距约束,得到了观测时间间隔和斜距变化量之间应满足的方程组的解析形式,给出了利用该方程组判别非伪解的方法。最后,对近地天体和空间目标的初轨确定进行了仿真验证,仿真结果表明本方法能快速且有效地选择出正确的根,解决了多个非伪解难以选择的问题。

摘要： 双基地角是双基地逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)区别于单基地ISAR的重要特征参数.针对空间目标双基地ISAR成像问题,分析了双基地角时变对成像畸变及成像质量的影响.建立了双基地ISAR回波模型,对图像畸变机理进行研究,并估计出了双基地ISAR的图像畸变角度.深入研究了双基地角时变下双基地ISAR越距离单元和越多普勒单元徙动的产生机理,并给出了不发生越分辨单元徙动的约束条件.最后,进行了仿真实验,验证了双基地ISAR成像分析的正确性.

摘要： 综合考虑空间目标的结构特性、材料表面BRDF特性、本体和帆板的运动特性、姿态特性、光照-观测几何以及探测系统的成像特性,提出了面向在轨观测的空间目标可见光成像特性建模与仿真方法.基于帆板的光照效率最高为原则,提出了帆板法向量计算方法;建立了面元探测可见性以及光照可见性的计算方法,可实现复杂结构目标的光度信号仿真;建立了光学系统传函特性以及探测器光电响应特性模型,可实现在轨观测时序过程的探测图像仿真.仿真结果表明,建模方法可对复杂结构空间目标进行成像特性仿真,可正确体现卫星的在轨时序运动特性以及探测系统特性,能够有效支撑空间目标态势感知的相关应用.

摘要： 本文对卫星实现对空间目标凝视时的数学模型、姿态跟踪控制器设计和MATLAB仿真进行了研究.首先,根据卫星轨道运动与姿态运动相关理论,推导了对空间目标凝视时卫星相对轨道坐标系的方向余弦阵和期望姿态角速度的变化规律.然后,设计了基于误差方向余弦阵和误差姿态角速度的PD控制器.最后利用MATLAB的SIMULINK工具箱进行了仿真,结果表明:在外干扰存在时,所设计的控制器能够实现卫星对空间目标的凝视.

摘要： 报告结合我国探月工程三期无人采样返回器探测的远程探测雷达技术需求,介绍了我国空间目标探测的雷达技术向"更远、更多、更小、更清"的研究发展方向.以及创新团队在空间目标雷达探测体系,空间目标普测关键技术,增程探测技术,空间目标特征测量技术,深空探测雷达技术等方面的技术研究成果;以及空间目标探测雷达新体制新技术的研究,和多项新技术进展。

摘要： 由于空间目标无源定位问题具有状态维度高、非线性强等特点,常用的非线性滤波算法EKF和UKF存在计算复杂、参数设置困难、滤波精度较低的问题,然而基于QR分解的SCKF算法能够较好地解决这些问题,因此将SCKF算法引入到空间目标无源定位中,并通过仿真验证了SCKF算法的定位精度高于EKF和UKF.并使用MATLAB自身提供的界面开发环境GUI,设计了基于天基仅测角观测模型的空间目标定位界面,可根据用户需求调整仿真参数、选择不同滤波算法,开展仿真实验,比较不同算法的性能.

摘要： 提出空间目标ISAR成像模拟及稀疏采样条件下的三维(3-D)重构方法,研究在轨空间目标的检测与识别.利用BART方法计算电大尺寸空间目标的电磁散射,通过多圈次、多地面站的成像模式,获取空间目标的3-DISAR成像;利用压缩感知实现稀疏采样条件下ISAR成像的重构,由此获取空间目标结构及其姿态变化等重要信息.以ENVISAT卫星为例,给出了2-D ISAR成像结果,通过与现有ISAR系统的实测结果比对,验证了本文ISAR成像模拟方法的有效性.以KH-12卫星为例,给出了3-D ISAR成像结果及稀疏采样条件下的重构结果.

摘要： 星载可见光相机成像仿真系统,主要用来模拟星载可见光相机观测其他空间目标时的场景并输出仿真图像,可以为空间目标检测、追踪等方面的研究提供图像数据,并且为空间相机的设计、性能评估提供技术支持.通过三维建模软件(3dsmax,3D Studio Max)建立空间目标的精准三维模型,并且赋予材质属性;使用卫星工具包(STK,Satellite Toolkit)来预报被观测目标和相机的轨道参数并利用星表提供星空背景中恒星的位置、星等和自行等参数;在开源图形库(OpenGL,Open Graphics Library)中建立星载可见光相机观测空间目标的场景,模拟星载可见光相机的观测效果.仿真系统具有较高的仿真度和渲染速度,可以实现深空点目标和近距离面目标观测成像效果图的实时渲染.

摘要： 为了提高深空中红外探测器探测波段选择的效率以及反映目标真实的在轨状态,文中研究了空间目标动态红外图像的生成技术以及双波段红外图像的仿真.结合从STK获得的空间目标的运行轨迹和姿态数据以及从3DS MAX获得的目标模型数据提出了一种进行空间目标红外成像仿真的方法.首先分析了深空背景中目标的红外辐射特性以及目标在中波和长波两个波段中的辐射特性,为探测器波段参数的选择提供了依据;然后介绍了用节点网络法求解热平衡方程的方法并且简化了求解过程,提高了效率;最后阐述了空间目标红外成像系统的理论模型,实现了空间目标的红外可视化建模与仿真.并仿真图像对新型系统的研制和红外图像处理算法的研究有重要的意义.

摘要： 本文介绍了利用红外技术对空间目标进行大视场探测成像的方法,由于太空环境温度较低,空间目标呈现为一个能量较高的发射体,根据目标特性,采用红外成像探测技术可以获得较清楚的目标图像.本文详细地说明了采集到红外信号后对数字信息的处理过程.文中给出了软件结构的数据流及对图像数据的处理方法,最后进行方法验证.由于缺乏探测空间目标的实测数据,为了证明该方法的有效性,采用对地面多组目标进行成像测试来验证方法的可行性,结果表明利用文中提到的方法可以有效地对目标进行成像处理,且成像效果较好,可用于空间目标探测的数据处理.

摘要： 传感器在近些年来的不断发展为精准定位提供了技术支持,随着对目标定位精度逐渐增加,不断有新的技术与方案被提出.本文提出采用太阳帆取代卫星来进行空间位置定位,通过融合客户端所具备的传感器,获取位置信息,实现对目标的精确定位.相比于现如今采用卫星星座导航的全球定位系统(GPS)、GLONASS导航定位系统以及中国现如今正在完善的北斗导航定位系统,太阳帆与传感器的融合应用将更有更大的应用空间.同时结合大数据采集和处理技术,提出太阳帆与传感器相结合的方式可以用来分析区域性客户端密度的方案.

摘要： 本发明涉及一种目标海域中尺度涡旋与目标渔获空间分布信息提取方法，包括：获取目标海域的中尺度涡旋数据、目标的渔获数据和目标海域的绝对动力高度数据；基于所述目标海域的中尺度涡旋数据得到涡旋的轮廓线，并计算涡旋区域内的目标渔获产量；当捕捞地点不在涡旋区域内时，确定所述捕捞地点是否位于涡旋的边界区域内，若是，则计算涡旋边界区域内的目标渔获产量；对涡旋区域的目标渔获产量、涡旋边界区域内的目标渔获产量进行统计，得到统计结果；根据所述统计结果，确定中尺度涡旋与目标渔获产量的空间分布关系。本发明为目标海域的目标资源的可持续开发利用提供信息参考。

摘要： 本发明公开一种针对海杂波中弱目标探测的参数空间多通道目标搜索技术，针对海杂波中弱目标探测，首先对雷达回波信号进行信号处理，并采用较低的目标检测门限进行初步目标检测，获得原始点迹信息，利用目标在空间中运动的连续性和连续几帧的目标回波数据在时间上的关联性，通过累积多个扫描周期获得的原始点迹，针对目标运动趋势的多样性，采用多通道并行搜索方法，寻找可能存在的航迹；针对每个搜索通道，兼顾距离、方位和时间多个维度的信息，对原始点迹进行参数变换批处理；在参数空间中，获得可能存在的目标航迹，即潜在航迹，并对潜在航迹的存在概率进行计算，利用存在概率对杂波中的弱目标进行准确检测。

摘要： 本发明提出了一种Offner式偏振光谱一体式空间目标观测装置，包括同步换镜器、Offner光谱仪光路模块和偏振成像光路模块；偏振成像光路模块用于观测特定目标区，之后同步换镜器动态切换偏振成像光路模块至Offner光谱仪光路模块；Offner光谱仪光路模块用于采集并成像特定目标区的光谱。本发明对空间的目标亮度信息、光谱信息和偏振信息的观测三合一集成在一个装置中，解决了空间目标探测中多参数提取困难、提取效率低、识别错误率高的问题。本发明还提出了一种空间目标观测方法。

摘要： 本发明公开了一种基于自旋空间目标模型投影匹配的目标姿态估计方法，包括：获取雷达对自旋空间目标的位置测量信息以及回波数据；基于回波数据在多个子孔径成像平面进行ISAR成像，得到二维ISAR图像序列；利用位置测量信息构建瞬时雷达视线在轨道坐标系下的雷达视线矢量；基于该雷达视线矢量、自旋空间目标的三维模型以及运动规律，构建自旋空间目标在每个子孔径成像平面的投影图像的数学模型；基于数学模型，以最大化二维ISAR图像序列与投影图像序列的相似度为目标、并以自旋空间目标的运动姿态参数为求解参数构建一目标函数；利用粒子群优化算法求解目标函数，得到姿态估计结果。本发明可以提供目标姿态估计的鲁棒性和执行效率。

摘要： 本发明涉及一种空间目标捕获装置及空间目标捕获系统。空间目标捕获装置包括：安装座；驱动机构，设置于所述安装座上；发射轮，与所述驱动机构传动连接，所述发射轮的外周面上设有沿所述发射轮的周向间隔设置的多个容纳槽，所述驱动机构用于驱动所述发射轮绕所述发射轮的轴线转动；第一外壳，罩住所述发射轮的外周面，且所述第一外壳与所述发射轮相分离，所述第一外壳设有与所述发射轮的外周面相对的发射孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述发射孔相对；及加热体，用于对通过所述发射孔的物体进行加热。

摘要： 本发明提出了一种Offner式偏振光谱一体式空间目标观测装置，包括同步换镜器、Offner光谱仪光路模块和偏振成像光路模块；偏振成像光路模块用于观测特定目标区，之后同步换镜器动态切换偏振成像光路模块至Offner光谱仪光路模块；Offner光谱仪光路模块用于采集并成像特定目标区的光谱。本发明对空间的目标亮度信息、光谱信息和偏振信息的观测三合一集成在一个装置中，解决了空间目标探测中多参数提取困难、提取效率低、识别错误率高的问题。本发明还提出了一种空间目标观测方法。

摘要： 本发明涉及一种用于感测空间中的目标(2)的装置(1)。该装置(1)包括压力元件(4)，该压力元件(4)构造成使得与待感测的空间目标(2)直接机械接合。装置(1)包括至少两个可重新封闭元件(7)，所述至少两个可重新封闭元件(7)能够在设置成用于感测空间目标(2)的打开位置与用于保持空间目标(2)的闭合位置之间移动。装置(1)还包括用于将运动从压力元件(4)机械地传输至每个可重新封闭元件(7)的部件(6)。机械传输部件(6)构造成使得通过将空间目标(2)按压到压力元件(4)上而使每个可重新封闭元件(7)在打开位置与闭合位置之间移动。

摘要： 本发明公开了一种基于自旋空间目标模型投影匹配的目标姿态估计方法，包括：获取雷达对自旋空间目标的位置测量信息以及回波数据；基于回波数据在多个子孔径成像平面进行ISAR成像，得到二维ISAR图像序列；利用位置测量信息构建瞬时雷达视线在轨道坐标系下的雷达视线矢量；基于该雷达视线矢量、自旋空间目标的三维模型以及运动规律，构建自旋空间目标在每个子孔径成像平面的投影图像的数学模型；基于数学模型，以最大化二维ISAR图像序列与投影图像序列的相似度为目标、并以自旋空间目标的运动姿态参数为求解参数构建一目标函数；利用粒子群优化算法求解目标函数，得到姿态估计结果。本发明可以提供目标姿态估计的鲁棒性和执行效率。

摘要： 本发明公开了基于低轨监视卫星监视低轨空间目标的信号目标关联方法，涉及卫星信号监测技术领域，包括低轨监视卫星对接收的信号连续多次频率测定得到信号的实际测量频率序列集合，并结合疑似信号辐射空间目标和低轨监视卫星的位置和速度，估计疑似信号辐射空间目标的辐射载频；基于信号的实际测量频率序列集合和疑似信号辐射空间目标的辐射载频，估算疑似目标信号测频序列；计算疑似目标信号测频序列的估算结果与信号的实际测量频率序列的相似度，建立低轨监视卫星接收的信号与疑似信号辐射空间目标的关联关系。本发明在基于低轨监视卫星的位置及速度、疑似信号来源的低轨空间的位置及速度、信号频率测量序列，判别信号来源于哪一个空间目标。

摘要： 本实用新型涉及一种空间目标捕获装置及空间目标捕获系统。空间目标捕获装置包括：安装座；驱动机构，设置于所述安装座上；发射轮，与所述驱动机构传动连接，所述发射轮的外周面上设有沿所述发射轮的周向间隔设置的多个容纳槽，所述驱动机构用于驱动所述发射轮绕所述发射轮的轴线转动；第一外壳，罩住所述发射轮的外周面，且所述第一外壳与所述发射轮相分离，所述第一外壳设有与所述发射轮的外周面相对的发射孔，所述发射轮能够在所述驱动机构的驱动下使得任一所述容纳槽与所述发射孔相对；及加热体，用于对通过所述发射孔的物体进行加热。