空间目标特性分析与成像仿真技术研究(精)

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空间目标的红外特性建模与仿真

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华中科技大学硕士学位论文
1.2 国内外研究现状
红外成像仿真的种类，若根据目标与背景所在的地理位置、高度或性质的不同，可分为以下四类对象[10]的红外仿真，即：空间目标与深空背景、空中目标与天空背景、海面目标与海洋背景、地面目标与地物背景。本课题主要研究的是空间目标与深空背景的红外成像仿真。下面分别介绍空间目标红外特性和太空红外场景的国内外研究现状。 1.2.1 目标红外辐射特性研究目标的红外辐射特性研究对于红外成像系统的研制、目标的红外隐身设计、仿真训练及实战均具有重要意义。典型的目标有坦克装甲车辆、船舰、飞机、导弹以及卫星等等，国内外针对坦克[11-12]、船舰[13-14]与飞机等军用目标的红外辐射特性进行了大量研究。相对而言，卫星红外辐射特性研究得较少。从查阅文献来看，国内仅有文献[9,15-16]对卫星红外辐射特性进行了研究，专门对卫星红外辐射特性进行研究的文献还不多。尽管研究卫星红外辐射特性的专门文献较少，然而我们仍然可通过查阅相关或相近文献来建立相应计算模型，进而对卫星红外辐射特性进行研究。与可见光波段不同，卫星红外辐射特性受到卫星自身红外辐射影响。而由普朗克定律可知，卫星表面自身红外辐射又受卫星表面温度影响，卫星红外辐射特性研究必然要涉及到卫星温度数值计算。国外对卫星温度分布进行了大量理论和实验研究，建立了一系列卫星温度场数值计算方法，典型有以下两类计算方法：一类计算方法是热网络法，该方法较为简单，计算精度也能达到一定的要求，但不能给出卫星表面较为精细的温度分布，因而依此计算得到的卫星表面红外辐射亮度分布较为粗糙。另一类计算方法是建立三维卫星温度计算模型，该方法获得的温度较为精确，可以给出卫星表面较为精细的温度分布，便于进一步计算卫星红外辐射通量分布。国外较早就开展了这方面的研究，现已开发出了较为成熟的计算分析软件，比如美国宇航局与欧洲宇航局研制开发的 SINDA，TRASYS 与 ESATAN。国内，在卫星温度场的模拟工作方面，潘增富[17]详细论述了航天器热计算中的稳态温度场计算的

基于TracePro的空间目标光学散射特性建模与仿真

基于TracePro的空间目标光学散射特性建模与仿真
孙成明;赵飞;张泽
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2014(0)11
【摘要】为给空间目标光学探测与识别提供数据支持,建立了基于TracePro的空
间目标光学散射特性计算模型.以空间目标天基红外系统为例,综合考虑目标的结构
特性、材料特性、背景特性及轨道特性,通过TracePro中建立几何模型、设定材质、设定光源、计算光线路径等环节,对目标光学散射特性进行仿真分析.结果表明,目标的光谱辐照度曲线与太阳一致.镜反射时,目标的等效光谱反射率曲线与砷化镓电池
片一致,随着目标旋转,目标的等效光谱反射率曲线趋向于与包覆材料一致,而后保持不变.为空间目标光学散射特性研究思路提供了借鉴.
【总页数】5页(P54-58)
【关键词】空间光学;空间目标;散射特性;TracePro;建模与仿真
【作者】孙成明;赵飞;张泽
【作者单位】中国科学院光电研究院
【正文语种】中文
【中图分类】O432.1;O435.1
【相关文献】
1.基于STK的空间目标可见光散射特性建模与仿真 [J], 李艳杰;金光;钟兴
2.基于目标可见光散射特性的空间目标成像仿真研究 [J], 黄建明;刘鲁江;王盈;魏
祥泉
3.基于光学散射特性的失稳空间目标旋转分析 [J], 田琪琛;李智;徐灿;李鹏
4.空间目标的可见光散射特性建模与仿真研究 [J], 吴英;杨玲;范剑英;王洋;吴岩;王长劲
5.基于光学仿真Tracepro软件对多面微结构导光板光学性能的研究 [J], 王佳佳;贺建芸;谢鹏程;申增强;马旭
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中国空间技术研究院(航天五院).doc

中国空间技术研究院（航天五院）一、单位简介中国航天科技集团公司第五研究院（以下简称五院）隶属于《财富》世界500强的中国航天科技集团公司。

五院成立于1968年2月20日，经过40余年的发展，已成为中国主要的空间技术及其产品研制基地，是中国空间事业的主力军。

建院以来，历代五院人牢记使命、顽强拼搏，树立了中国航天史上一座座新的里程碑，实现了空间技术的新跨越。

1970年4月24日，五院成功研制并发射了中国第一颗人造地球卫星——东方红一号，开创了中国探索外层空间的新纪元。

2003年10月，神舟五号载人飞船载人航天飞行获得圆满成功，使中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。

2007年10月，嫦娥一号月球探测器进入环月轨道，实现了中华民族千年的飞天梦想——嫦娥奔月。

2008年9月，神舟七号载人飞船成功实现了中国航天员首次空间出舱活动。

2011年11月“天宫一号”目标飞行器与神舟八号飞船成功实现交会对接，标志着中国载人航天事业发展实现了新的重大突破。

迄今为止，五院共研制、发射和在轨运行一百多个不同类型的航天器，已经形成了以载人航天、深空探测、导航定位、对地观测、通信广播、空间科学与技术试验等六大系列航天器，实现了大、中、小、微型航天器的系列化、平台化发展。

五院十分重视空间技术专业领域人才的培养，现有中国科学院和中国工程院院士7名，国际宇航科学院院士12人，俄罗斯宇航科学院院士8人，11名国家级突出贡献专家和4100多名高级专业技术人才。

自1978年招收研究生以来，已经形成学科专业齐全，管理体制配套的硕士、博士和博士后高层次人才培养体系。

现有博士学位授权一级学科2个，博士学位授权二级学科1个，硕士学位授权一级学科8个，硕士学位授权自主设置二级学科3个，博士后流动站3个，博士后工作站4个。

博士生导师130余人，硕士生导师400余人。

五院设有以研究生培养、员工培训、客户培训为中心任务的神舟学院，拥有包括研究生教室、多媒体电化教室、集同设计实验室等8000多平米的教学实践场地。

空间目标的光谱特性仿真及识别

华中科技大学硕士学位论文空间目标的光谱特性仿真及识别姓名：周玲慧申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：张钧;田金文20081224华中科技大学硕士学位论文摘要随着各航天大国研究空间目标光谱成像特性以及以此为基础进行空间探测的技术日趋成熟，为满足空间机动平台的攻防应用需求，需要对空间目标特性进行分析和研究。

由于航天实验费用昂贵，不可能对空间目标成像图都进行实时拍摄，因此根据实验室现有条件，利用计算机模拟生成空间目标和空间背景仿真图并对实验图片进行目标检测识别十分有必要。

论文主要研究了空间目标光谱特性仿真及识别过程中需要考虑的几大问题，包括空间背景特性分析、空间目标特性分析、目标检测与识别算法设计。

论文首先介绍了空间背景仿真原理，分星空背景和地背景两种情况考虑。

讲述了可见光和紫外参考星表的制备流程，简要说明了星图仿真原理，模拟生成了可见光和紫外星图。

同时，对地球背景仿真进行了初步研究，提出一种生成星空与地球背景相结合的背景仿真图的方法，给出了实验结果。

接着，详细阐述了空间目标成像仿真原理及步骤，包括目标三维几何建模、目标表面材质属性、构建目标可见光和紫外光照模型，并介绍光线跟踪算法，依据理论分析，模拟生成了目标仿真图。

然后根据不同参数条件设计仿真实验，结合图片探讨分析了光照方向、相机光轴指向、视场角大小、成像分辨率、探测距离这几个参数对目标仿真图的影响。

实验结果表明，该模型不仅同真实空间目标光谱成像系统比较符合，而且能很好地表征光谱成像系统的关键参数对成像图效果的影响。

最后，对背景仿真图添加高斯噪声和空间碎片，并将之与目标仿真图相叠加，设计相应算法对空间目标进行检测识别，理论分析和仿真实验结果表明，所采取方案是可行的。

关键词：空间目标，光谱特性，背景仿真，目标仿真，检测识别华中科技大学硕士学位论文AbstractWith the development of the space detection technique which is based on the space target’s spectral characteristics, most of the powerful countries are paying great attention to the research and analysis of space target’s characteristics in order to meet the needs of the offensive and defensive system. As the cost of spaceflight experiment is very high, it’s unpractical to acquire real-time space target images in some cases. Thus in order to estimate the recognition algorithms for space target, we need to simulate real-time space target images and background images with a computer. This paper focuses on the simulation of space target’s spectral imaging and the target recognition, including the analysis of the environment characteristics and the target characteristics, the designing of detection and recognition algorithms for space target.In the paper, we first introduce the simulation methods of the space environment including the star field background and the earth background. After discussing how to establish the visible and ultraviolet reference ephemeris, we brief the simulation principle of the star field images, then simulate the images in multi-spectral. Meanwhile, we give a pilot study for the earth background simulation, present a method to simulate the background image which is a combination of earth and star field, then we show the experiment results.After that, we analyze the simulation principle of the space target imaging in detail, including the target’s geometry modeling, the material attributes of the target’s surface, the target’s illumination energy models in multi-spectral, and we introduce the novel retracing algorithm, then simulate the target images according to the theoretical analysis.On this basis, we do several experiments under different circumstances, discuss the influence of each parameter to the effect of simulation images. The parameters include the illumination direction, the optical axis direction, the camera’s visual angel, the image pixels, the distance between camera and target.The experimental results show that, the model not only meets the real spectral imaging system well, but also shows the influence of several key spectral imaging system华中科技大学硕士学位论文parameters to the effect of the simulation images well.Finally, we add the gauss noise and space fragment to the background simulation images, then integrate them into the target images, design the detection and recognition algorithms. Theoretical analysis and experiment results demonstrate that the method is feasible in principle.Key words: space target, spectral characteristics, background simulation, target imaging simulation, detection and recognition独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

空间目标探测与识别方法研究

空间目标探测与识别方法研究一、概述空间目标探测与识别作为航天领域的重要研究方向，旨在实现对地球轨道上各类空间目标的精确探测和有效识别。

随着航天技术的不断发展，空间目标数量日益增多，类型也日趋复杂，这给空间目标探测与识别带来了前所未有的挑战。

深入研究空间目标探测与识别方法，对于提升我国航天事业的国际竞争力、维护国家空间安全具有重要意义。

空间目标探测主要依赖于各类传感器和探测设备，如雷达、光电望远镜、红外传感器等。

这些设备能够捕获空间目标的信号或特征信息，为后续的目标识别提供数据支持。

由于空间环境的复杂性和目标特性的多样性，探测过程中往往伴随着大量的噪声和干扰，这要求我们必须采用先进的信号处理技术来提取有用的目标信息。

空间目标识别则是基于探测到的目标信息，利用模式识别、机器学习等方法对目标进行分类和识别。

识别的准确性直接影响到后续的空间态势感知、目标跟踪以及空间任务规划等工作的质量。

如何提高识别算法的准确性和鲁棒性，是当前空间目标识别领域的研究重点。

本文将对空间目标探测与识别方法进行深入研究，包括探测设备的选择与优化、信号处理技术的研究与应用、以及识别算法的设计与实现等方面。

通过对这些关键技术的探讨，旨在为提升我国空间目标探测与识别的能力提供理论支持和技术保障。

1. 空间目标探测与识别的背景与意义随着科技的飞速发展和人类对宇宙探索的深入，空间目标探测与识别技术逐渐成为当今科研领域的热点。

空间目标包括各类卫星、太空碎片、深空探测器以及潜在的太空威胁等，它们的存在与活动对人类的航天活动、地球安全以及宇宙资源的开发利用具有重要影响。

在空间目标探测与识别领域，通过高精度、高可靠性的技术手段对空间目标进行实时、准确的监测与识别，对于保障航天器的安全运行、预防太空碰撞、维护国家安全和促进航天事业的发展具有重要意义。

对于深空探测和宇宙资源的开发利用，空间目标探测与识别技术也提供了有力的技术支撑。

随着太空竞争的加剧，空间目标探测与识别技术也成为各国军事竞争的重要领域。

空间目标温度特性分析及仿真

ｓｃｐａｅ．Ｔｈｅｅｅｎａｌｓｆｃｅｍｐｅａｔｅｏｓｘｔｒｕｒａｅｔｒｕｒｆａｐａｃａｇｔｓａｎｉｐｏｒａｎｔｐａａｅｅｅｅｔｒｅｉｍｔｒｍｔｒｒｑｕｉｅｔｔｒｄｏｓｕｄｙ
假设太阳帆板的向阳面和背阳面温度分布均匀，其热平衡方程为
１卫星表面温度平衡方程的建立
卫星在空间中的外热源主要包括太阳直接
收稿日期：２１９２０００～６基金项目：中国科学院知识创新项目（３３３）０２０５作者简介：丁少华（９６），男，安徽芜湖人，硕士研究生，主要研究方向为空间目标信息获取与处理。１８一
（ｈｎｈｉｎｔｕｅｏｅｈｉｌｈｓｓＣｉｅｅａｅｆｃｅｃｓＳａｇａ００３ＣｉａＳａｇａＩｓｉｔｆｃｎｃｙｉ，ｈｎｓｄｍｙｏｉｎｅ，ｈｎｈｉ２０８，ｈｎ）ｔＴａＰｃＡｃＳ
ｔｒｅｓａｇｔ．
Ｋｅｗｏｒｄｓ：ｓｙｐａｃａｇｔ；ｔｐｅｒｕｒｈａａｔｒｓｉｓｅｔｒｅｅｍａｔｅｃｒｃｅｉｔｃ：ＳＴＫ；ｉｒｒｄｒｄｉｔｏｎｎｆａｅａａｉ
０引言
空问目标的红外辐射特性主要是由其本身
ｓｍｕｌｅｄ．Ｔｈｉｅｅａｃｅｕｌｓｏｏｅｉｐｏｒａｎｅｅｅｔａｌｏｔｎｆａｅｔｃｉｐａｅｉａｔｓｒｓｒｈｒｓｔｉｆｍｒｍｔｔｒｆｒｎｉｌｖａｕｅｔｈｅｉｒｒｄｄｅｅｔｏｎｏｆｓｃ

光学特性建模与仿真技术研究

光学特性建模与仿真技术研究光学特性建模与仿真技术是对光学现象进行模拟，进行理论探索、性能对比、系统设计和优化，并能实现真实场景的复现。

现在在光电子、信息通讯、生物医学等领域得到广泛的应用。

本文将介绍光学特性建模和仿真技术的主要应用、方法和发展趋势。

一、光学建模光学特性建模是指通过模拟光在物理上的传输及其交互过程，以刻画相关的光学现象，并预测和解释光学系统的性能。

其运用性质包括：光谱、图像、偏振化、微结构、复杂物质理化属性等多种情况。

光学特性建模的核心是光传输微分方程。

针对不同的光传输方程，常见的建模手段有：有限差分方法、有限元方法、有限体积法（FVM）和Monte-Carlo模拟等方法。

二、光学仿真光学仿真是在光学模型的基础上，对光在物理上的运动进行仿真。

其目的是研究光在实际系统中的行为，例如微机电、光学纤维通信、照明系统等。

通过仿真，可以优化光学元器件，比如设计适合光学波长、通信频段的光学纤维、激光器等。

光学仿真主要有两种方法：正向方法和反向方法。

正向方法是根据已知光学参数建立场景中的模型，计算模型中光线的路线、光强度和折射率。

反向方法基于观测值和实验数据反推光学参数的取值。

三、光学建模与仿真应用1、光纤通信系统光纤通信系统的模拟是当前光学建模与仿真领域的一个重点。

模拟中通过考虑光纤波长和折射率、光纤的尺寸、传输距离、波长分多复用、光学放大器等因素建立了相应的模型。

通过模拟，可以使光纤的transfer函数变得更高，并且可以预测光纤的性能。

2、光学测量由于现代科技的一些新技术的发展，如生物医学及微纳量实验、时钟和跟踪系统等领域，对光学测量技术的要求也逐渐提高，有许多技术利用光学特性来获得最佳的测量模型。

例如，多肢蚓的测量与生物类似，它利用一条蚯蚓状的身体，使用光源，照射到其底部，测量出伸出的肢体的长度及其间距。

3、光学设备设计光学设备的设计，如望远镜、卡尔曼滤波器、光学成像设备等，也是光学仿真和建模领域应用的一个重要方向。

国内空间目标散射建模总结

国内空间目标散射建模总结2011年，南京理工大学的徐实学在其博士论文《材质表面散射光偏振特性分析用于空间目标探测的研究》中，研究了典型空间目标材料散射光的偏振度等偏振特性，对不同飞行姿态和探测环境的空间目标偏振特性分析方法进行了讨论。

文中的讨论是基于实验测量的数据进行的，没有应用具体形式的BRDF模型。

2004年，63916部队和中科院光电技术研究所的李淑军等人在《带太阳能帆板的卫星光度特性分析》中，研究了卫星主体和帆板两种基本结构在一定漫反射率情况下的地面照度计算公式，理论计算表明，虽然太阳能帆板的漫反射率要比卫星主体低30倍，但在卫星地面照度的计算和实际观测中仍不应忽略。

2010年，咸阳师范学院的王明军等人在《复杂环境下具有轨道特征目标模型光散射特性研究》中，将BRDF应用于卫星散射特性研究，但是都是测量获得而没有理论模型，文章给出了空间目标模型表面不同反射率材料对可见光散射光谱特性，以及在相同反射率条件下光散射强度随轨道高度分布特性。

2009年，长春光机所的张景旭在《国外地基光电系统空间目标探测的进展》中，介绍了国外先进地基空间监视系统的发展现状，从地基光电系统观测空间目标的角度介绍了美国星火靶场和毛伊岛光学站的情况和设备，提供了国外地基空间目标光学探测的重要参考资料。

2010年，电子工程学院的杨明等人在《基于BRDF条件下卫星可见光散射特性分析》中，将单一波长BRDF测量方法扩展到可见光波段的加权平均测量，利用实验测量的BRDF数值求解出卫星表面材料的BRDF的三维特性。

2008年，西安电子科技大学和安徽光机所的吴振森、曹运华、魏庆农等人在《基于粗糙样片光BRDF的空间目标可见光散射研究》中，利用遗传算法，结合实验测量的五参量BRDF模型参数，获得了目标样片平均BRDF的参量化统计模型。

结果显示因为卫星包覆材料和太阳能电池板都比较光滑，所以整个卫星的可见光散射强度仅在卫星某些面的镜反射方向有较大值，而在其它方向的值都很小。

基于ICCD的空间微光成像系统成像性能研究_练敏隆

1 引言
CCD(EBCCD)、电子倍增 CCD(EMCCD)器件 ;另外一种是采用像增强技术 , 通过像增强器与普通 CCD 耦合 , 构成像增强型 CCD(ICCD)作为探测器。
空间高分辨率微光成像技术是指在微光条件下
在航天遥感应用中 , 除了对探测器成像性能的
利用航天遥感器平台对地面景物进行高分辨率成像要求外 , 还要考虑技术成熟度及系统的可靠性。如
然而 , 由于 ICCD 本身存在暗背景噪声 , 使得输出图像的像质恶化 , 因此在低照度条件下应考虑其对系统极限分辨力的影响。假设等效背景照度为 Eb , 由光阴极照度公式可知 , 对应于 Eb 值相应在目标入瞳平面上附加一个暗背景亮度 Lb[ 2] :
α′k =αk[
1
+πLi(1
面的经验公式表示[ 2] :
α20 =α21 +α22 +…+α2n
(4)
1 m20
=1 m
2 1
+m122
+…+m12n
(5)
因此 , 由光子噪声和由系统光学性能影响的像增
强器极限分辨力以及 CCD 探测器极限分辨力共同限
制的理想空间微光成像系统极限分辨角可由下式给
出:
α0 =(α2k
+αt 2
+αc2)1/ 2
器件作为探测器 , 如背照明 CCD(BCCD)、电子轰击的性能已接近欧洲同代产品的水平 , 完全可以满足
收稿日期 :2007-06 -18
空间高分辨率微光探测的应用需求。因此 , 文章立
第 3期
练敏隆等 :基于 ICCD 的空间微光成像系统成像性能研究
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空间目标低光照影像三维重建关键技术研究

空间目标低光照影像三维重建关键技术研究空间目标低光照影像三维重建关键技术研究随着科技的发展，空间目标低光照影像三维重建成为了航天领域的重要研究课题。

低光照条件下获取三维信息是一项具有挑战性的任务，因此需要开发出高效、准确的重建技术，以满足空间目标的实际需求。

首先，空间目标低光照影像三维重建的关键在于图像增强。

由于低光照条件下，图像中的目标物体往往难以清晰地呈现出来，因此需要采用图像增强技术来提高图像的可见度。

常见的图像增强方法包括直方图均衡化、对比度增强以及去噪等。

这些方法通过增强图像中的亮度和对比度等信息，使得目标物体在图像中更加清晰可见。

其次，空间目标低光照影像三维重建需要进行图像匹配。

图像匹配是根据不同视角下的图像信息来恢复空间目标的三维形状的过程。

在低光照条件下，图像中的目标物体往往难以提供足够的纹理信息，因此传统的特征点匹配方法很难实现准确的匹配。

为此，研究人员提出了基于深度学习的图像匹配方法，通过利用卷积神经网络等技术对图像进行特征提取和匹配，提高了匹配的准确性和稳定性。

最后，空间目标低光照影像三维重建还需要进行三维重建与纹理映射。

三维重建是指根据匹配到的图像信息恢复出目标物体的三维形状。

在低光照条件下，由于图像的信息缺失，重建结果常常存在噪声和失真的问题。

为了解决这些问题，研究人员提出了利用纹理映射技术进行重建的方法。

纹理映射通过将高质量图像的纹理信息映射到重建出的三维模型上，从而使得重建结果更加真实和细致。

综上所述，空间目标低光照影像三维重建是一项具有挑战性的任务，需要进行图像增强、图像匹配和三维重建与纹理映射等关键技术的研究。

这些技术的不断发展将带来空间目标三维重建的准确性和可靠性的提高，为航天领域的科研和实践提供重要的支持。

未来，随着技术的进一步突破，相信空间目标低光照影像三维重建将在更多领域发挥重要作用综上所述，空间目标低光照影像三维重建是一项具有挑战性的任务，需要通过图像增强、图像匹配和三维重建与纹理映射等关键技术的研究来提高准确性和可靠性。

空间目标ISAR成像的研究

空间目标ISAR成像的研究空间目标ISAR成像的研究导言随着科技的不断进步，航天技术达到了前所未有的高度。

对于探索宇宙空间和地球外的其他星球，我们需要更深入了解目标物体的结构和特征信息。

其中，空间目标ISAR（Inverse Synthetic Aperture Radar）成像技术被广泛应用于实现对目标的高精度成像。

本文将详细探讨空间目标ISAR成像的研究进展，包括原理、算法和应用。

一、空间目标ISAR成像原理ISAR成像是一种基于合成孔径雷达技术的成像方法，旨在通过利用目标物体的自运动来实现高分辨率的成像。

具体而言，ISAR利用目标物体与雷达系统之间的相对运动，在不同角度和距离上获取多个散射数据。

然后，利用这些散射数据通过逆合成孔径处理，即ISAR成像处理，得到目标的高分辨率像。

二、空间目标ISAR成像算法1. 数据采集与预处理：首先，需要通过雷达系统获取目标物体与雷达的相对运动数据。

在这个过程中，需要注意噪声的影响，并对数据进行滤波和校正，以保证数据质量。

2. Clutter消除：Clutter是指来自于地面、海面等非目标散射点的干扰信号。

Clutter的存在会影响ISAR成像的质量，因此需要通过合适的算法将其去除，如常用的方位向加权平均法和多普勒频谱累积法等。

3. 相位校正：由于目标物体的运动，目标在合成孔径雷达中的回波信号相位是参差不齐的。

因此，需要对回波信号进行相位校正，以消除相位不匹配带来的模糊现象。

4. 核心ISAR成像算法：基于回波信号的相位校正和距离样本的信息，可以利用快速傅里叶变换（FFT）算法进行ISAR成像处理。

通过逆合成孔径处理，可以重构目标的高分辨率像。

5. 图像细化与增强：为了进一步提高ISAR图像的质量，可以根据目标物体的特征进行图像细化和增强处理，如边缘检测、滤波和去噪等。

三、空间目标ISAR成像的应用空间目标ISAR成像技术在航天科学和技术领域有着广泛的应用。

空间目标和背景的辐照特性仿真技术研究

空间目标和背景的辐照特性仿真技术研究王磊;张涛;崔文楠;吕银环【摘要】对空间目标和空间背景的辐照特性进行分析,建立物理计算模型.在此基础上采用计算机图形学相关的仿真方法,对不同辐照特性天体采用不同仿真手段,建立了辐照特性和仿真灰度之间的对应关系.应用表明,设计的仿真方法能可靠地仿真目标和背景的辐照特性,并且为目标和背景的外型几何特性和运动特性提供了灵活的参数控制方法.设计的仿真技术保留多个可调的参数接口,扩展性强,便于应用推广.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2010(010)015【总页数】5页(P3610-3614)【关键词】空间目标;空间背景;辐照特性;地面仿真OpenGL【作者】王磊;张涛;崔文楠;吕银环【作者单位】中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083;中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083;中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083;中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着人类进入空间、利用空间能力的不断增强,空间态势感知成为各国发展重点。

美国、加拿大等国都开展建立天基目标监视系统的计划,我国也在逐步开展天基目标监视系统建设。

光电探测是天基目标监视常用的方法之一。

卫星搭载的光电探测载荷在发射之前要进行大量的地面实验,以验证载荷各项性能满足要求。

为了保证地面实验的有效性和经济时间可行性,要对仿真技术进行深入的分析和研究。

国内已有大量文献针对空间目标和背景的轨道姿态动力学特性的仿真方法,然而对于辐照特性的分析和仿真研究甚少。

本文在对空间目标和背景的辐照特性分析和计算的基础上,结合虚拟现实技术,设计实现了基于 OpenGL的空间场景的仿真方法,根据目标和天体的不同辐照特点采用不同的仿真手段实现仿真。

文末给出了仿真结果,并讨论了空间场景仿真技术的扩展性。

1 空间目标和背景辐照特性为了更逼真地模拟空间目标和背景的辐照特性,本文对其辐照特性进行分析。

目标光学特性建模及其应用研究

目标光学特性建模及其应用研究目标光学特性建模及其应用研究摘要：随着科学技术的不断进步和发展，目标光学特性建模及其应用研究已经成为一个热门的研究领域。

本文主要介绍了目标光学特性建模的基本原理及其应用，包括目标光学特性建模的方法、光学特性的参数及其影响因素、建模及验证方法以及目标光学特性在军事、工业和医学等领域的应用等。

本文旨在为相关领域的研究者提供参考和指导。

1. 引言目标光学特性是指物体对光的反射、折射、散射、透射等光学现象的特性。

目标光学特性的建模是指通过数学模型描述和分析目标物体在光学领域的响应以及与其它物体之间的相互作用。

目标光学特性建模的应用广泛，包括军事领域中的目标识别与侦测、工业领域中的光学元件设计和医学领域中的疾病诊断等。

2. 目标光学特性建模的方法目标光学特性建模的方法主要包括物理模型法、统计模型法和计算模型法。

物理模型法基于物理学原理，通过公式和方程描述物体在光学领域的响应。

统计模型法则通过统计分析一定数量的目标样本数据，得到目标光学特性的统计分布规律。

计算模型法是指利用计算机对目标光学特性进行数值计算模拟，通过模型不断优化得到更加精确的结果。

3. 光学特性的参数及其影响因素目标光学特性的参数包括反射率、透射率、散射率、吸收率等。

这些参数受到目标的几何形状、物质性质、表面特征和光照条件等多个因素的影响。

了解和分析这些参数及其影响因素对于准确建模目标光学特性非常重要。

4. 目标光学特性的建模及验证方法目标光学特性的建模需要通过实验和数据分析进行验证。

常用的验证方法包括实验测量、数值模拟和比较分析等。

实验测量是指通过实际仪器设备对目标进行光学特性检测和测量，得到实验数据。

数值模拟是利用计算机对目标光学特性进行数值计算模拟，得到模拟结果。

比较分析则是将实验数据和数值模拟结果进行对比和分析，评估模型的准确性和可靠性。

5. 目标光学特性的应用5.1 军事应用目标光学特性在军事领域的应用广泛，包括目标识别、目标侦测和光学干涉装备等。

空间目标红外成像特性建模与仿真

ＭｏｅｉｇａｉｕａｉｎｏｎｒｒｄｉａｉｇｃａａｔｒｓｉｓｄｌｎｎｄｓｍｌｔｏｎｉｆａｅｍｇｎｈｒｃｅｉｔｃＯＳｃａｇｔｏ－；ａｅｔｒｅＩａｆｐｉ
ＳｎＣｈｎｍｉｇｕｅｇｎ，ＹｕｎＹａ，ＨｕｎｅｇｈｎＷａｇＱｉａｎａｇＦｎｚｅ，ｎａｎ
（ｙＬｂｒｔｒｆＰｅｉｏｔ— ｃａｏｉｓＴｃｎｌｇ，ＭｉｉｔｆＥｕａｏＫｅａｏａｏｙｏｒｃｓｎＯｐｏｍｅｈｔｎｃｅｈｏｏｙｉｒｎｓｙｏｄｃｔｎｒｉ
建立了空间目标红外光谱特性与成像特性的数学模型，给出了目标在探测器入处及像面上的能量分布
计算公式。基于目标和探测器的轨道参数，分析了空间目标的成像条件，出了成像角度和成像尺度判断给
的数学依据。以风云一号卫星和伽利略卫星为例，据目标的结构特性、根材料特性、轨道特性等确定输入条件，计算获得了目标在探测器入瞳处的辐射照度及目标红外星等随时间的变化关系，同时获得了目灰度标
ｃａａｔｒｓｃｆｓａｅｔｇｔｗｅｅｅｔｂｉｈｄｗｉｉｉｃｉｎｌｒｆｃａｃｉｔｂｔｎｆｎｆｎＢＲ）ｈｃｅｉｉｓｏｐｃａｅｒｓａｌｅｔｂｄｒｔａｅｅｔｅｄｓｉｕｉｕｃｏ（ＤＦｒｔｒｓｈｅｏｌｎｒｏｉ
ｈｏｂｔｌａｍｔｒｏａｅａｄｔｃｏ，ｎｍａｅａｃｂａｉｏｉａｉｇｎｌａｄｃｌｗａｔｅｒｉａｐａｅｅｓｆｔｇｔｎｄｅｅｔｒａｄｒｒｈｔｍｔａｉｌｓｓｆｍｇｎａｇｅｎｓａｅｓｇｖｎ．Ｔａｉｇｔｅｐｏｅｔｅｆｓｒｃｕｒ，ｍａｅｉｎｒｉｓｈｅｎｕａａｅｅｓａｉｔｏｅｔｒｓｆｉｅｋｎｒｐｒｉｓｏｔｕｔｅｈｔｒａａｄｏｂｔａｔｉｐｔｐｍｔｒ，ｖｒａｎｆａｕｅｏｌｒｉｐｐｌｒａａｃｕｉｒｄｎｅ，ｉｆａｅｍａｎｔｄａｄｇａｉａｅｆＦＹ－１ｎＧａｉｅｓｔｌｔｓｉｉｎｒｄｒｇｉｕｅｎｒｙｍｇｏａｄｌｌｏａｅｌｅｗｅｅｄｍｏｔａｅｉｒｅｎｓｒｔｄ．Ｔｈｃｌｕａｉｎｅｕｔｖｒｆｔｅａｉｉｏｍｏｅｉｇｅａｃｌｔｒｓｌｓｅｙｈｖｌｄｔｏｉｙｆｄｌｍｅｏｎｈｔｄ．Ｔｅｙａｃｓｍｕａｉｎｆｎａｅｈｄｎｍｉｉｌｔｏｉｆｒｄｏｒｉａｉｇｃｒｃｅｓｃｆｓａｅｔｒｅｓａｈｅｅｍｇｎｈａａｔｒｔｓｏｐｃａｇｔｉｃｉｖｄ．ｉｉＫｅｒ：ｓｃｐｃ；ｓａｅｔｒｅ；ｉｆａｅｈａｔｒｓｉｓｙｗｏｄｓｐａｅｏｔｓｉｐｃａｇｔｎｒｄｃａｃｅｔ；ｒｒｉｃ

卫星光学遥感图像仿真与典型目标特征分析

过滤式特征选择方法
已有稳定的特征选择方法
集成的特征选择方法：该方法是最常用于提高特征选择的稳定性。鉴于关注的是在样本适当波动下选择结果的稳定性问题，通过集成不同条件下的选择结果，能够表现出较好的泛化能力。基于先验特征相关的方法：我们常见的特征选择方法都是建立在所有特征都是相互独立的基础上，即特征之间并没有特殊的关联信息。实际上，现实生活中遇到的很多特征都是有很强的关联性的，基于先验特征相关性的方法就是从这个情况出发，以提高特征选择的稳定性。 Group特征选择方法： Group特征选择方法主要是利用高维特征空间中的特征组来提高特征选择的稳定性。其思想与先验特征相关性类似，都是利用特征之间的联系来提高特征选择的稳定性。其主要步骤为Group形成和Group的转换。样本注入的方法：与集成特征选择所不同的是，样本注入的方式则是通过外部的样本数据来提高总体样本的数量，进而增加特征选择输入特征的数量，提高其选择结果的稳定性。
卫星光学遥感图像仿真与典型目标特征分析
班级：姓名：授课教师：授课教室：
研 5-15 班陈海涛张凯莉穆江浩王晓蕊周二 5-6 节西大楼-219
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CONTENTS
Part1:光学遥感系统建模仿真的国内外发展现状 Part2:基于MTF模型的光学遥感器的数字仿真
Part3:典型目标的特征选择
计算机仿真
近年来，随着计算机技术的飞速发展，一些将计算机强大的运算处理功能和光学成像方法结合起来的新型成像原理也慢慢显示出自身的优势，也就是所谓的计算机仿真。它主要是基于遥感成像过程中各个成像环节的数学模型，借助数字仿真技术来获得仿真图像。

空间目标星载可见光相机成像仿真

密级:（）硕士学位论文空间目标星载可见光相机成像仿真作者姓名：许兴星指导教师: 丁雷、研究员、中国科学院上海技术物理研究所学位类别: 工学硕士学科专业: 摄影测量与遥感研究方向：空间目标成像仿真培养单位: 中国科学院上海技术物理研究所2017年4月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。

学位论文作者签名：年月日Space Target Spceborne Visible Light Camera ImagingSimulationByXu XingxingA Dissertation Submitted toUniversity of Chinese Academy of SciencesFor the degree ofMaster of Photogrammetry and Remote SensingShanghai Institute of Technical Physics, University of Chinese Academyof SciencesApril, 2017摘要摘要通过计算机视景仿真技术和图像处理技术可以模拟在轨光学相机观测空间目标的成像过程，生成仿真图像。

一方面，通过仿真图像可以模拟各种观测环境下的观测结果，为空间目标探测和追踪技术研究提供充分的、灵活的数据源；另一方面，仿真技术可以模拟观测系统的各个参数对观测结果、观测性能的影响，为在轨相机的方案设计提供技术支持。

这对空间目标观测、识别和追踪的相关研究具有重要意义。

星载可见光相机观测空间目标的典型场景中包含空间目标、观测相机、恒星背景等天体，描述天体的几何信息需要统一的时间系统和坐标系统。

空间相机温度-离焦特性分析与试验

空间相机温度-离焦特性分析与试验孔林;杨林【摘要】为了提高空间相机在不同温度条件下的成像质量,本文建立了空间相机光-机-热集成分析模型,以此模型为基础,对系统的温度-离焦特性进行研究,得到了相机温度调焦曲线,并开展了热光学试验.首先,分析了温度变化对光学系统的影响,特别是对最佳像面位置的影响,得到了相机离焦量与光学元件参数的关系;介绍了光机热集成分析的一般方法,即将热分析的温度场,经过映射,作为结构分析的边界条件,然后进行结构有限元的热弹性分析,通过对变形结果中光学元件曲率和刚体位移做拟合,得到敏感因素的温度-离焦敏感度矩阵;在此基础上得到了相机温度调焦曲线;最后,开展了相机热光学试验.试验结果表明,基于集成分析结果的温度调焦,空间相机在20℃±8℃内的最大误差小于0.1mm,基本满足相机在轨自动调焦的要求,并指出了进一步提高相机温度调焦精度的方法.%In order to improve the image quality of space camera in different temperature fields,a integrated analysis model of structure-thermal-optical performance (STOP) model was established.According to the model,the thermal-defocusing property of the system was studied and test,and focusing curve of camera temperature was obtained.Then,thermo-optical experiment wasdeveloped.Firstly,influence of temperature changes on opticalsystem,especially influence on optimal image plane position,was analyzed to obtain relationship of defocusing amount and optical element parameters;then,general method of STOP integrated analysis was introduced.In this method,temperature field of thermal analysis was as boundary condition of structural analysis by mapping,and a thermo-elasticperformance of finite element model was analyzed.Then,temperature-defocusing sensitivity matrix of sensitive factors was obtained by fitting the curvature of optical elements and rigid body displacement in deformation result.On the basis of above,Temperature-focusing curve of camera was obtained.Finally thermo-optical test of camera was carried out.Experimental result indicates that maximum error of temperature focusing based on integrated analysis result is less than 0.1 mm in 20 ℃ ± 8 ℃.The results basically satisfy camera requirements of on-orbit automatic focusing and method of further increasing camera precision of temperature focusing is pointed out.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)007【总页数】7页(P1825-1831)【关键词】空间相机;集成分析;温度调焦;有限元;热光学试验【作者】孔林;杨林【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;长光卫星技术有限公司,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;长光卫星技术有限公司,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.9由于空间相机从地面装校到发射入轨，温度环境将发生很大变化，从而引起相机焦面位置变化，导致成像质量降低。

空间目标ISAR成像与识别对抗研究

空间目标ISAR成像与识别对抗研究
冯德军;王雪松;肖顺平;王国玉
【期刊名称】《系统工程与电子技术》
【年(卷),期】2005(027)001
【摘要】阐述了空间目标的雷达对抗措施,通过仿真研究了对抗条件下的空间中段目标ISR成像与识别,分析了对抗手段对ISAR成像质量与识别性能的影响,指出对ISAR的二维压缩机理进行破坏是实施有效干扰的关键所在.仿真结果表明,通过对抗手段能有效降低ISAR的成像质量,破坏ISAR的识别性能.实验结果对于增强中段突防目标的突防能力有较重要的参考价值.
【总页数】4页(P43-45,96)
【作者】冯德军;王雪松;肖顺平;王国玉
【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN957
【相关文献】
1.空间目标双基地ISAR成像的速度补偿研究 [J], 董健;尚朝轩;高梅国;傅雄军
2.空间目标的ISAR成像与识别 [J], 戴征坚;胡卫东;郁文贤
3.一种联合InISAR成像和微多普勒特征提取的空间目标转动矢量估计方法 [J], 宫
蕊;汪玲;徐楚;朱岱寅
4.基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法 [J], 马俊涛;高梅国;郭宝锋;胡文华;夏明飞
5.一种空间目标ISAR成像显控终端的设计与实现 [J], 倪书爱;王俊岭;马幼鸣;郭宝锋
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