空间观测序列图像目标运动成像仿真

第38卷　第3期 激光与红外V o l.38,N o.3　2008年3月 L A S E R　＆　I N F R A R E D M a r c h,2008

文章编号:1001-5078(2008)03-0300-04·图像与信号处理·空间观测序列图像目标运动成像仿真

陈维真1,张春华2,王学伟2,周晓东2

(1.中国海洋大学信息技术学院,山东青岛266000;2.海军航空工程学院控制工程系,山东烟台264001)

摘　要:研究了空间观测序列图像目标运动性质仿真算法。首先,利用平均轨道根数(T L E)预

测目标和搭载观测相机卫星在真赤道、平春分点(T E M E D)坐标系的位置矢量,通过成像时相

机与目标之间的几何关系对目标的运动性质进行了分析,同时对影响序列图像恒星位置的因

素进行了分析;规范了成像定标中的星等与灰度的转换关系,用16b i t s灰度图像对星图进行仿

真,扩大了星图的动态范围,提高了星图仿真的精度。最后,以搭载天基可见光探测器(S B V)

的美国中段实验卫星轨道为载荷卫星运行轨道,对天基观测序列图像进行了仿真,结果表明本

文给出仿真序列图像与美国公开发表的S B V相机拍摄图像基本一致。

关键词:空间观测;星图模拟;星等;两行轨道根数

中图分类号:T P751 文献标识码:A

Mo v i n g T a r g e t S i m u l a t i o n o f S p a c e O b s e r v a t i o n S e r i a l I m a g e s

C H E NW e i-z h e n1,Z H A N GC h u n-h u a2,W A N GX u e-w e i2,Z H O UX i a o-d o n g2

(1.O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a,C o l l e g e o f I n f o r m a t i o nS c i e n c e＆E n g i n e e r i n g,Q i n g d a o,266000,C h i n a;

2.D e p a r t m e n t o f C o n t r o l E n g i n e e r i n g,N a v a l A e r o n a u t i a l a n dA s t r o n a u t i c a l U n i v e r s i t y,Y a n t a i264001,C h i n a)

A b s t r a c t:Am e t h o d o f s i m u l a t i o nf o r s p a c e t a r g e t m o v i n g s i m u l a t i o nb a s e do ns p a c e-b a s e dc a m e r a i s p r e s e n t e d.T h e

T L E s a r e u s e d t o p r e d i c t t h e r e l a t i v ep o s i t i o nv e c t o r b e t w e e nt h e t a r g e t a n dc a m e r a.F r o m t h e g e o m e t r i c p o s i t i o nt h e

p a p e r a n a l y s i s m o v i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h et a r g e t.A t t h es a m et i m e,f a c t o r sw h i c hc a ne f f e c t p o s i t i o n s o f t h ef i x e d-

s t a r s a r e c o n s i d e r e d.T h e n,t h e s t a n d a r dt r a n s f o r m a t i o nb e t w e e n t h ep h o t o m e t r i cm a g n i t u d e s a n dt h e g r a y l e v e l i s p u t

f o r w a r d.F i n a l l y,s u p p o s i n

g t

h a t t h e o b s e r v

i n g s a t e l l i t e o r b i t i s t h e s a m e a s t h e M S X,t h e a r t i c l e a n a l y z e s t h e m o v e m e n t

c h a r a c t e r i s t i c s i n s e r i a l i m a g e s o f t h e t a r g e t.I t h a s b e e n p r o v e n t h a t t h e s i m u l a t e

d s

e r i a l i m a g e s a r e o

f h i

g

h a c c o r d a n c e

t o t h e S B Vo b s e r v a t i o n i m a g e s.

K e y w o r d s:s p a c e o b s e r v a t i o n;s t a r i m a g es i m u l a t i o n;p h o t o m e t r i c m a g n i t u d e;t w o-l i n e e l e m e n t s(T L E)

1　引　言

空间目标观测可以在太空中近距离对空间目标进行监视、跟踪和识别,因而成为当前研究的热点。美国第一个空间可见光探测器S B V于1996年发射升空,对于地球同步轨道带上卫星的监视[1],S B V 系统的观测能力就占到整个美国空间监视网观测能力的17.6%。由S B V的成功经验引出了天基空间监视系统(S B S S),S B S S是由4～8颗L E O卫星组成的星座。S B S S将使美国对地球静止轨道(G E O)卫星的跟踪能力提高50%。此外,美国还将发展轨道深空成像仪(O D S I)系统,该系统为一高轨星座,能够对G E O进行特性识别。加拿大国防部也启动了空间目标监视计划,主要用于跟踪地球同步轨道上通信卫星和其他高轨卫星[2]。英国S U R R Y大学于2000年发射了实验小卫星,获得了空间目标的光学图像。日本于2003年曾发射了空间垃圾回收卫星,具备空间观测能力。德国波恩大学开展的空间监视有效载荷技术研究,已取得了丰富成果。

作者简介:陈维真(1960-),女,工程师,主要研究方向为信息处理等。

收稿日期:2007-09-06