天基空间目标探测技术探讨
空间探测技术及其发展趋势
空间探测技术及其发展趋势随着科技的不断发展，人们可以利用先进的技术探索越来越远的空间。
空间探测技术已成为现代科技的重要组成部分，有力地推动了人类的科学研究和探索。
本文将介绍空间探测技术及其发展趋势。
一、空间探测技术空间探测技术是指通过航天器、火箭、卫星等工具在太空中采集数据，以探测、观测和研究地球和宇宙的物理、化学、地质、天文等现象的技术。
根据探测目标的不同，可以分为地球观测和天文观测两大类技术。
地球观测技术主要用于观测、探测和研究地球系统，包括大气、海洋、陆地以及生物圈。
利用卫星遥感技术，可以监测全球环境变化、综合掌握天气、气候、农业、水文和环境等方面的信息，并为防灾减灾、资源管理和环境保护提供重要数据支撑。
天文观测技术主要用于探索宇宙，包括对星系、恒星、行星等天体的观测和研究。
天文观测技术的发展不仅使我们更深入地认识了宇宙，而且也为人类探索太空、研究太空技术、预测地球的未来和发现新的资源提供了强有力的支持。
二、空间探测技术的发展空间探测技术的发展经历了多个阶段。
20世纪50年代初期，苏联和美国先后发射了第一颗人造卫星，标志着航天事业的诞生和空间探测技术的开端。
20世纪60年代中期，人类完成了首次载人登月，开启了探索月球的新篇章。
20世纪70年代后期，随着美国“旅行者”号和“先驱”号探测器的成功发射，人类开始探索太阳系外的区域。
21世纪以来，我国也不断加强空间技术的发展，取得了多项重要成就，如嫦娥探月、高分辨率遥感卫星等。
随着航天技术的不断发展，空间探测技术也不断更新换代。
现代空间探测技术主要分为三类，即遥感技术、探测技术和通讯导航技术。
遥感技术是指利用卫星对地球表面进行高精度地球观测的一种技术，包括光学、微波和红外线遥感技术。
探测技术是指探测器对空间环境和天体进行直接观测和数据采集的一种技术，包括磁力计、探测器、重力波探测器等。
通讯导航技术是指利用卫星进行通讯和定位导航的一种技术，包括导航卫星和通讯卫星等。
空间目标探测与识别中的数据处理技术研究
空间目标探测与识别中的数据处理技术研究随着信息技术的日益发展，航天技术也在不断提高。
世界各国纷纷开始探索太空，开展空间探测与利用，包括定位导航、通信、卫星遥感、空间科学、天文观测等多个方面。
在空间探测过程中，数据处理技术起着重要的作用。
尤其是在空间目标探测与识别方面，数据处理技术对于实现任务、提高精度具有至关重要的作用。
本文就空间目标探测与识别中的数据处理技术研究展开讨论。
一、空间目标探测与识别空间目标探测与识别是现代空间技术的重要组成部分，它是指在太空中对各种空间目标进行探测与识别的过程。
其中，探测是指检测空间目标的存在与状态，包括目标的位置、速度、姿态等信息；识别则是指确定空间目标的种类、用途、质量等信息。
空间目标一般包括卫星、空间站、空间舱、太空垃圾等多种类型。
在探测与识别过程中，数据处理技术是必不可少的工具。
利用数据处理技术可以对目标的位置、形态、动态等信息进行分析和计算，判断其种类和用途，实现对目标的探测与识别。
二、空间目标探测与识别中的数据处理技术1. 光电数据处理技术光电数据处理技术是空间目标探测与识别中常用的技术之一。
光电数据处理技术是利用卫星对地面进行拍照或遥感数据的方式对空间目标进行探测与识别。
在数据处理过程中，首先需要进行图像增强，以提高数据的可视性，同时还需要进行图像分割和特征提取，以便针对每个目标分别进行分析和识别。
2. 雷达数据处理技术雷达数据处理技术是针对微波信号进行处理的一种技术。
雷达可以探测到隐蔽目标，解决光学探测不能解决的问题，如雾、云、夜晚等情况下的探测。
在数据处理过程中，首先需要进行信号处理，包括信号滤波、调制和解调等。
其次，需要对目标的距离、方位和速度进行解算和处理，最后对目标进行分类和识别。
3. 数据挖掘技术数据挖掘技术是一种通过分析大量数据，发现其中包含的未知模式和标志，用于预测和推测未来情况的技术。
在空间目标探测与识别中，通过对大量记录的空间目标数据进行处理和分析，可以发现目标之间的关系和规律，预测其运动状态和行为。
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。
天基空间目标监视与跟踪系统轨道确定技术研究
．
可 克 服 的局 限 性
由
而
于天 基 观 测站可 以 根 据任务 需要 进 行 变轨 跟 踪
内时
可 以进行辐射
几 何等特征提取
，
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且 当空 间 目标 进 入 预 警 卫 星 传 感 器 成 像 作 用 范 围
，
、
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增加 了空 间态 势感 知 能 力
(图 1)
所 以 天 基 空 间 目标 监
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条件 除 了 不 受 地 球 等 星 体 遮 挡 外
相 机 的成 像条 件
两 种 因素影 响
，
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，
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图 ３ 波 束 覆 盖 示 意 图
背景 为太 阳或 Ｂ，Ｃ 区域 地 球 的 判 断 条 件 可 由 上 述判 断 条件 引 出． 背 景 为太 阳时 ，球 ０为太 阳 ，Ｍ 为 天基 观 测相
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天基相控阵雷达空间多目标定轨方法研究的开题报告
天基相控阵雷达空间多目标定轨方法研究的开题报告一、选题背景和意义随着人类对空间的不断探索和利用，对空间环境的监测和管理需要更加高效和精准的手段和工具。
天基相控阵雷达作为一种新型的空间监测手段，具有探测距离远、抗干扰能力强、多目标探测能力强等优点，可以广泛应用于卫星、航天器等空间目标的监测和跟踪。
但是，由于外界环境干扰、多目标探测等因素的影响，天基相控阵雷达的空间多目标定轨仍存在一定难度和挑战。
因此，本文旨在应用相关技术方法和理论，研究天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法，为提高空间目标的监测和管理水平提供有效的解决手段和工具。
二、研究内容和方法本文的研究内容主要包括以下方面：1. 天基相控阵雷达的基本原理和技术特点，多目标探测算法的研究及其在空间目标监测和跟踪中的应用。
2. 利用基于矩阵计算的目标状态评估算法，对多目标空间目标实现定轨和跟踪，从而提高天基相控阵雷达的检测精度和准确度。
3. 结合相关理论和技术手段，设计实验方案，对天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法进行验证和分析，评估其在实际应用中的效果和可行性。
本文的研究方法主要包括文献研究、数据采集和处理、数学建模和仿真实验等。
三、预期成果和意义本文的预期成果主要包括：1. 提出基于矩阵计算的目标状态评估算法，进而实现天基相控阵雷达的空间多目标定轨和跟踪，提高其检测精度和准确度。
2. 验证和分析天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法在实际应用中的效果和可行性，为提高空间目标的监测和管理水平提供有效的解决手段和工具。
3. 推动国内相关领域的研究工作，促进天基相控阵雷达的技术创新和应用发展，为我国的空间事业做出贡献。
四、进度安排第一年：1. 研究文献，了解天基相控阵雷达的基本原理和技术特点，多目标探测算法的研究及其在空间目标监测和跟踪中的应用；2. 设计天基相控阵雷达的实验方案，开展数据采集和处理，进行数学建模和仿真实验；3. 提出基于矩阵计算的目标状态评估算法，为天基相控阵雷达的空间多目标定轨和跟踪奠定基础。
天基空间目标可见光相机探测能力分析
Ｖｏ． １４１ ＮＯ． ８Biblioteka 红 外 与 激 光 工 程
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２１ ０ ２年 ８月 Ａｕ ２ １ ｇ．０ ２
天 基 空 间 目标 可 见 光 相 机 探 测 能 力 分 析
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如何进行空间目标探测和定位
如何进行空间目标探测和定位空间目标探测和定位是现代科技领域中的重要课题，它在航天、导航、通信等领域发挥着重要的作用。
历史的发展使得我们能够在地球的大气层之外，进一步观测和研究宇宙。
本文将从技术手段、载体选择和定位方法等方面，探讨如何进行空间目标探测和定位。
一、技术手段的演进空间目标探测和定位的实现离不开先进的技术手段。
过去几十年间，科技的飞速进展为空间探测提供了一系列新的工具和设备。
例如，天文望远镜的发展使得我们能够对遥远的星系和行星进行高分辨率的观测，从而探索宇宙的奥秘；雷达技术的应用则使我们能够侦测到宇宙中的微弱信号，实现对卫星和其他空间目标的跟踪和定位。
二、载体选择的考虑进行空间目标探测和定位时，合适的载体选择是至关重要的。
根据任务的性质和目标的特点，我们可以选择不同的载体进行发射。
火箭是最常见的载体选择，它能够将卫星和其他探测器送入太空中。
此外，火箭的发射高度和速度也决定了探测器的轨道和位置。
人类还尝试过使用气球、飞艇等轻型载体进行低空探测，这样可以以较低的成本实现对大气和地球表面的观测，但受限于高度和速度，其应用范围相对有限。
三、定位方法的应用在进行空间目标探测和定位时，准确的定位方法非常重要。
全球导航卫星系统（GNSS）是现代化定位系统的重要组成部分。
目前最常用的GNSS系统是美国的GPS系统，并以此为基础发展了其他国家的导航定位系统。
这些系统通过利用卫星信号和地面接收器的相互测量，实现对目标位置的精确定位。
此外，激光测距、雷达测距等技术也可用于空间目标的定位，它们利用光学或电磁波的传输时间和接收信号的频率差异来计算目标距离。
四、空间目标探测的挑战尽管空间目标探测和定位在技术上有了长足的进步，但仍然面临一些挑战。
首先，空间目标间的相互干扰可能影响到数据的可靠性和精度，因此需要采取相应的措施来减小干扰。
其次，高速移动和快速变化的目标对探测和定位的要求更高，需要更加先进的技术手段来实现准确的跟踪。
天基目标探测与监视系统发展研究
第３期
李雁斌 ， 等： 天基目标探测与监视系统发展研究 １ ． ３ 防撞预警
５ １
基和天基两种方式 ， 达到广时空覆盖 。
空间碎片的存在严重地威胁着在轨运行航天
１ 需求分析
近年来 ， 随着 硬 件 性 能 和 软 件 计 算 水 平 的 不 断提 高 ， 天 基 雷 达、 红 外、 可见光等传感器的探测 能力取得了长足 的 进 步 ， 天基目标探测与监视技 术在系统可靠性 、 执行自主性 、 跟踪精确度等方面 随之得到了迅猛发展 。 由于该技术在空间资源开 空间攻防以及重大民用领域中具有关键作用 ， 发、 故而各国对其应用高度重视 ， 投入了大量的资金 ， 科技人员进行了广泛深入的研究 。 以该技术为基 础面向各种复杂背景应用的空间监视和空间自主 其中相当一部分目前已 操作任务随即大 量 涌 现 ， 经或者正得到具体实施 。 １ ． １ 目标监视 空间目标监视 系 统 是 利 用 多 星 定 位 ， 运用部 署完毕的空间监 视 网 直 接 获 取 目 标 状 态 信 息 ， 对 所有人造天体向 空 间 的 进 入 、 在空间的运行及离 并结合情报资料 ， 综合处 开空间的过程进行探测 ， 理分 析 出 目 标 轨 道 、 功 能、 使 用 等 信 息， 以掌握空 间态势 ， 向空间攻 防 与 航 天 活 动 等 提 供 空 间 目 标 信息的国家战略信息获取系统 。 跟踪的目标包括 轨道上现役 、 待用和废弃的人造航天器 、 空间碎片 以及其他自然物体 。
它们和 航 天 器 的 碰 撞 能 直 接 改 变 航 天 器的安全 ， 器的表面性能 ， 造成表面器件损伤 ， 导致航天器系 统故障 ， 危害 航 天 器 正 常 运 行 。 同 时 空 间 碎 片 的 不断产生对有限 的 轨 道 资 源 也 构 成 了 严 重 威 胁 ， 尤其是当某一轨道的空间碎片密度达到一个临界 值时 ， 碎片之间的 链 式 碰 撞 过 程 将 会 造 成 轨 道 资 源的永久性破坏 。 因此 ， 为了安全 、 持续地开发和 就必须不断提高对空间碎片的跟 利用空间资源 ， 踪 监 视 技 术， 增强对空间碎片环境的防撞预警 能力 。 １ ． ４ 深空探测 深空探测是人类在新世纪的三大航天活动之 一 。 一方面 ， 深空探测器在空间运行 ， 地面站同它 保证通信质量都需要知道探测器 建立通信链路 、 使得天线主瓣方 在相应坐标系中 的 位 置 和 速 度 ， 向能够对准探测 器 并 接 收 信 号 ， 这种方式受到地 域、 气候条件 和 大 气 限 制 的 制 约 。 而 利 用 天 基 目 全方位 、 实时 、 连续 、 精确 标监视系统可以全天候 、 地观测深空探测器 ； 另一方面 ， 星载深空雷达装在 发往太空的飞行 器 上 ， 采用高功率发射器和大孔 径天线完成对深 空 目 标 的 观 测 ， 用来研究深空目 标的物理特性如表面特征 、 密度 、 轨道 、 旋转等 。 １ ． ５ 编队飞行
空间探测技术的研究现状及未来发展
空间探测技术的研究现状及未来发展人类一直对宇宙的探索充满了向往，早在古代，人们就开始观测天象，直到现代，空间探测技术的不断发展，人类才有了更深入了解宇宙的机会。
本文将从现状和未来两个方面，探讨空间探测技术的研究现状及未来发展。
现状现在，人类可以利用各种空间探测器对太阳系内外的物体进行观测和探测。
目前，全球各地的空间探测机构都在不断研发新的空间探测技术，以便更好地观测和研究宇宙的奥秘。
太阳系内的探测器主要有探月、探火、探测行星和飞掠彗星等。
探月是人类最早的空间探测计划之一，早在1959年，苏联的“月球1号”发射成功，第一次向月球发送了信号。
目前，全球已经有超过40次的探月任务，成果丰硕。
探火则是中国航天员神舟七号上，吴国星首次空中手术时，推动的一个小火箭——“玉兔一号”探测器伟大的作品，探测器的研究还在继续。
探测行星的工作主要是在地球上的望远镜上进行的，其中最出名的是哈勃太空望远镜。
在哈勃太空望远镜的帮助下，人类得以准确探测行星的组成和性质。
飞掠彗星是指向彗星或过小行星飞掠过程中的观测与探测。
2004年，欧洲空间局（ESA）发射的“罗塞塔”任务成功降落在彗星表面。
太阳系外的探测则主要是开展射电望远镜、光学望远镜、太空红外望远镜、X射线望远镜等项目。
其中，美国哈勃太空望远镜、日本“亚美尼亚”号探测器等项目成果较为突出。
此外，还有欧洲极长基线干涉测量大阵（VLBI）、刻曼水下观测系统（KM3NeT）等对宇宙进行长时间和多角度的观测。
未来空间探测技术的未来将更加高精度、高效率和多功能。
随着数字化技术的快速发展，它必然走向智能化方向。
未来的空间探测器将会嵌入各种智能设备和传感器，以便获取更加丰富、精准的信息，以及进行更加高效的控制。
探测器使用新材料，更轻便。
未来的探测器将更加灵活，能够在距离地球很远的地方完成任务，甚至能够完成对更远星系的探测。
卫星、空间站、空间探测器等将成为未来的智慧环境的主要构成部分。
29天空基海洋目标探测与识别基础研究
29.“天空基海洋目标探测与识别基础研究”重大项目指南随着国家海洋战略逐步从近海走向远洋、从区域走向全球，迫切需要具备全球海洋感知能力，当前面临的瓶颈问题是远海远洋目标的实时精细化探测与识别。
依托“天基平台广域粗分辨”与“空基平台局域细分辨”相结合的天空基联合探测与识别，成为上述瓶颈问题解决的有效途径。
旨在通过本项目研究，在天空基海洋目标探测与识别理论方面取得突破的基础上，探索海上小目标、集群目标探测与识别的关键方法，为提升我国全球海洋感知能力奠定基础。
一、科学目标建立广域复杂海洋环境下海洋目标的检测与识别新理论、新方法，解决海上小目标、集群目标等快速准确发现与识别难的问题，突破广域高速动态天空基平台信息传输关键技术，构建新型的海上天空基平台信息传输网络，提出海量混杂信息融合新理论，实现天空基平台异构多源信息的自动聚合与海洋目标态势的一致性分析，并验证理论方法、关键技术的正确性和可行性，为我国全球海洋大面积、全方位、高精度的感知提供基础理论与方法支撑。
二、研究内容（一）稀疏条件下基于天空基协同感知的海洋目标检测。
建立天空基观测知识协同的杂波/杂斑模型，通过天空基平台间共享海面环境的观测知识实现杂波/杂斑的有效抑制；研究天空基平台对海洋目标协同分布式检测理论和性能界限，以及检测性能对通信条件、信噪比、处理时间等因素的需求；研究天空基海洋目标检测新方法、新体制，实现对海上小目标、集群目标的精准发现。
（二）天空基大差异不确定环境下海洋目标信任识别。
研究强干扰、低信噪比情况下海洋目标特征深度学习方法，构建重要海域内重点目标特征数据库；研究先验知识严重匮乏情况下海洋目标多源异构数据交互识别机理与方法；研究高动态不确定数据集下在线信任识别理论与方法；针对天空基成像雷达、红外、光学等传感器属性大差异问题，研究多源高冲突数据联合证据推理方法，实现对海上小目标、集群目标中重要目标等的信任识别。
（三）海洋环境下高动态平台间宽带传输与探测通信融合组网技术。
空间目标探测雷达技术发展及启示
空间目标探测雷达技术发展及启示空间目标探测是利用各种天、地基探测设备(卫星、光电、雷达等)对所有人造天体向空间进入、在空间运行及离开空间的过程进行探测、关联、特性测定和测轨，并结合情报资料，综合处理分析出目标轨道、功能、威胁等信息，掌握空间态势，向各类航大活动等提供空间目标信息。
主要探测特点是非合作性、完备性及长期性等。
目前，仅有美国和俄罗斯具备对空间目标编目数据进行定期更新能力。
欧洲正在讨论未来空间目标探测系统多项计划，最终将建成‘空间态势感知系统“。
应用雷达成像结果分析卫星失效原因雷达以其固有特点，在空间目标探测技术发展中起着重要作用，它实时性强、探测信息丰富，可以全天候、全天时对空间目标进行探测、识别和编目。
在美国空间监视网中大量使用了地基探测雷达，像位于夸贾林的ALTAIR、ALCOR、MMW和TRADEX以及林肯实验室空间目标探测站的Haystack、HAX和Millstone(MHR)等雷达。
欧洲也建设了GRA VES系统和TIRA雷达并充分利用法国Monge测量船Armor雷达以及英国用于大气层和电离层研究的Chilbolton 雷达开展空间目标探测活动。
美国空间目标探测雷达技术发展进入20世纪90年代，关国先后对夸贾林的ALTAIR、ALCOR、MMW和TRADEX以及林肯实验室空间目标探测站的Haystack、HAX和MilIstone(MHR）雷达进行了技术升级改造，使其现代化。
目前正在对Haystack雷达进行更人的技术升级改造，完成后称为HUSIR(Haystack Ultra-wideband Satellite Imaging Radar)，即Haystack超宽带卫星成像雷达。
Haystack超宽带卫星成像雷达这些雷达技术升级主要措施为：> ALTAIR雷达建立了一套用于区分、辨别和跟踪中高轨目标的高分辨波形；>TRADEX雷达改进实时积累算法、增加了凝视方式(Stare Mode)和凝视追踪方式(Stare-and—Chase)、使用更大功率速调管；> ALCOR雷达更新信号处理器支持相参积累和实时成像、使用扩展交互作用速调管(EIK)替换原行波速调管、采用GaAs FET低噪声放人器改进灵敏度；> 毫米波雷达(MMW)35GHz采刚波束波导天线馈源替代了波导馈线、增加了第二部发射机，95GHz系统采用先进的低温致冷固态技术与准光学馈源单元组合，有效提高系统灵敏度；>HUSIR 雷达增加了W频段，雷达同时工作在X频段（10GHz频率，1GHz带宽)和W频段(96GHz频率，8GHz带宽)，成像分辨率小于3cm。
空间探测技术的研究进展及应用前景
空间探测技术的研究进展及应用前景近年来，随着科技的不断发展和人类对未知世界的好奇心不断增加，空间探测技术成为了科学界的一个热门话题。
这一技术通过探测器、卫星等工具，深入探索宇宙中的各种天体和现象，深化人类对宇宙的认识。
本文将探讨空间探测技术的研究进展及应用前景。
一、研究进展1.探测器的发展探测器是空间探测技术中最重要的工具之一。
在过去的几十年中，探测器的技术逐渐成熟，并不断地实现了新的突破。
例如，2018年中国成功发射嫦娥四号探测器，实现了人类历史上首次月球背面软着陆和巡视勘测。
此外，探测器在太阳系的探测中也发挥了重要作用，比如美国的“新视野号”探测器在2015年成功地完成了对冥王星的探测任务。
2.卫星的发展卫星在空间探测技术中的应用也越来越广泛。
比如，全球定位系统（GPS）就是一种基于卫星导航的定位服务，它在日常生活中已经变得非常普及。
此外，卫星还可以用于地球观测、气象预报等方面。
NASA的“开普勒号”卫星也成功地发现了许多新行星，为寻找宜居行星提供了重要资料。
3.深空探测的发展深空探测是指对太阳系以外的星系、星云、恒星等的探测。
目前，已经发射了多颗深空探测卫星，如在2018年发射的NASA的“伽马射线天文台”，即“费米卫星”，它可以探测伽马射线暴，从而帮助科学家了解宇宙的演化和物质组成。
二、应用前景1.科学研究空间探测技术的应用前景非常广泛，其中最重要的就是促进了宇宙科学的发展。
通过探测探测器、卫星，科学家们可以更加深入地了解宇宙中的各种现象和天体，比如行星、星系等。
这些探测数据可以为科学家们提供许多新的研究思路和方向，不断推进宇宙科学的发展。
2.地球观测和环保空间技术的应用也可以用于地球观测和环保。
通过遥感技术，可以对地球表面的自然环境进行遥感观测，包括大气、水体、陆地等方面。
基于这些遥感数据，科学家们可以对环境变化的趋势进行分析和预测，并制定相应的防治措施。
3.应用于农业生产和城市规划空间技术也可以应用于农业生产和城市规划。
空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析
空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析一、本文概述随着空间技术的飞速发展，空间目标天基光学观测系统在现代航天领域扮演着越来越重要的角色。
本文旨在探讨空间目标天基光学观测系统的建模方法，并对其探测能力进行深入分析。
我们将首先介绍空间目标天基光学观测系统的基本概念和重要性，然后概述本文的主要研究内容和目标。
通过本文的研究，我们期望能够为空间目标天基光学观测系统的优化设计和性能提升提供理论支持和实践指导。
具体而言，本文将首先建立空间目标天基光学观测系统的数学模型，包括光学系统、探测器、信号处理等关键组成部分。
在此基础上，我们将分析影响系统探测能力的主要因素，如光学系统的分辨率、探测器的灵敏度、背景噪声等。
通过模拟仿真和实验验证，我们将评估系统的探测性能，并提出改进和优化建议。
本文的研究不仅对空间目标天基光学观测系统的设计和应用具有重要意义，而且有助于推动航天技术的发展和创新。
我们期望通过本文的研究，能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示，共同推动空间目标天基光学观测系统的技术进步和应用发展。
二、空间目标天基光学观测系统概述空间目标天基光学观测系统是一种基于空间平台的光学遥感系统，旨在实现对地球轨道上各类空间目标的监测与观测。
该系统主要由光学望远镜、光电传感器、图像处理器、数据存储与传输装置以及空间平台等关键组件构成。
其工作原理是通过光学望远镜收集目标反射或发射的光线，经光电传感器转换为电信号，再经图像处理器进行增强、识别等处理，最终得到目标的清晰图像与关键信息。
在空间科学研究中，天基光学观测系统扮演着举足轻重的角色。
它具有大范围、高分辨的观测能力，能够覆盖地球轨道上的大部分区域，实现对空间目标的连续跟踪与监测。
该系统能够提供丰富的目标信息，如目标的形状、大小、轨道参数、表面特征等，为空间态势感知、目标识别与分类等任务提供重要依据。
天基光学观测系统还具有灵活性强、反应速度快等特点，能够根据实际需求迅速调整观测策略，实现对特定目标的快速响应。
天基空间目标探测系统技术研究进展
1 引言衡量一个国家的空间作战能力主要有三大指标：空间监视和预警能力、空间部署能力和空间攻防能力。
在新的军事斗争形式中，空间监视是空间部署、攻防的基础，其主要任务是：探测和跟踪重要空间目标，确定可能对航天系统构成威胁的航天器的任务、尺寸、形状、轨道参数等重要目标特性；对目标特性数据进行归类和分发。
空间目标监视具有重要的军事价值，不仅可以帮助确定潜在敌人的空间能力，还可以预测空间目标的轨道，对可能发生的碰撞和对己方空间系统的攻击进行告警等。
2 空间目标探测空间目标探测实现的基本途径主要有地基探测与天基探测。
本文主要研究讨论天基探测。
天基空间目标探测是利用位于天基平台的监测设备进行探测的方法。
由于探测位置与空间目标的距离更近，并且没有大气对信号的干扰（例如消光和吸收），天基探测方法的分辨率更高。
空间目标的天基测量从测量形式上可以分为天基遥感监测、天基直接监测、航天器表面采样分析等3种主要手段，其中天基遥感监测属于主动式监测方式，而后两种则为被动式的空间目标监测。
2.1 天基遥感监测天基遥感监测设备包括光学望远镜、微波雷达、激光雷达、太赫兹雷达等，其监测平台包括卫星、飞船和空间站。
光学望远镜是搭载于天基平台上的电子望远镜，具有很高的监测分辨率，但监测过程受到监测平台位置和监测时间段的限制，监测效率低，在实际应用中有其局限性。
雷达技术由于发展时间长，理论完备、技术成熟、手段多样，因此成为探测中、小尺度危险碎片的主要手段之一，更是空间目标天基探测的未来发展方向。
随着毫米波雷达技术的突破，为天基雷达的小型化、高精度、高效率提供了技术支持。
微波雷达利用无线电波测定目标位置及其相关参数的电子设备。
微波雷达在太空中工作，采用较小天线孔径和发射功率，就能监测到距离较远、尺度较小的空间目标。
激光雷达以激光作为辐射源，将雷达的工作波段扩展到光波范围，具有定位精度高、监测分辨率高、抗干扰性强的特点，同时在太空中监测具有较小的损耗，因而成为太空中用于空间目标监测的有效手段。
天基光学空间目标监视信息处理技术分析
第 ３ 卷第 ４ ５ 期
２ ０ 年 ４月 ０８
光 电工 程
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文章编 号 ： １０ — ０ Ｘ（０ ８０ — ０ ３ ０ ０ ３ ５ １ ２ ０ ）４ ０ ４ — ６
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１ 引 言
目前空 间 目标 监 测 系统 多采 用 地基 雷 达和 光 电 系统 作 为监测 手 段 ，以美 国的空 间 目标监 视 网 （Ｓ Ｓ Ｎ， ＳａｅＳｒｅｌｎｅＮｅ ｒ） 为典 型 。但是 地基 空 间 目标 监 视 系统存 在 易受 天气影 响 、不具 备 机动能 力 、 ｐｃ ｕｖｉａｃ ｔ ｋ最 ｌ ｗｏ 境 外设 站不 便 ，以及 可 见范 围和时 间都 受地 球 曲率 限制 等缺 陷 。而天 基空 间 目标监 视 系统 则可 克服上述 缺
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天基对静止轨道空间目标可见光探测的几何位置分析
第36卷'增刊红外与激光工程2007年9月V bL36Suppl啪ent I】匝丘骶d and Las er E ng j力eer i ng Sep．2007天基对静止轨道空间目标可见光探测的几何位置分析张科科，阮宁娟，傅丹鹰，兰丽艳(北京空间机电研究所，北京100076)摘要：以天基可见光遥感器探测地球同步静止轨道空间目标为例，详细分析和讨论了在天基空间目标可见光探测的任务中，太阳、空间目标和天基可见光遥感器三者的相对位置关系，并对可实现天基空间目标可见光探测的条件进行了梳理和分析，最后给出了适宜天基空间目标可见光探测的条件和结论，为遥感器的在轨工作能力分析和工作模式设置提供了依据。
关键词：几何关系；天基；可见光探测；遥感；地球静止轨道中图分类号：V423．6文献标识码：A文章编号：1007．2276(2007)增(探测与制导)．0606-04 R es ear ch on s pace—bas ed vi si bl e det ect i ng geom et r yZ H A N G K e—k e，R uaI l N i ng-j uaI l，FU D aI l—yi ng，“～N L i—y锄(B蜘i ng111s t i t u把o f Space M echani cs&El cc t r i cj劬B ei j i ng100076)A bs t r a ct：A n i l l ust r at i on of s pace_bas ed V i si bl e s ens or'w m ch det ec t s s pace obj ect on吐l ee釉s yncl l I Ionous01．bi t，j s百V en on m i s paper．D ur i ng t11e t a s k f br det ec t i ng s pace-bas ed s pace obj ect，geom e仃y of吐l e s un，s pace obj ect aI l d s pace-bas ed V i si bl e senso“s anal y zed and di s cus se d，aI l d t he c ondi t i on ofi m pl em ent i ng det e ct i ng f or s pace-bas ed s pace obj ect is al s o pr opo s ed he r e，a I l d t h en ap pr op r i at e c ondi t i onaI l d concl us i on f研det ect i ng s pa ce．bas ed s pace obj ect is obt ai ned at1as t，pr oV i di ng bases f or aI l a l yz i ng r em ot e s e nsor on or bi t w o f I(i n g abi l i t y and se t t i ng t I le oper at i ng m ode．K e y w or ds：(艳om e时；Space-bas ed；Ⅵs i bl e de t ect i ng；R em ot e s％si ng；G EOO引言建立天基空间目标监视系统是各航天大国在空间态势感知技术领域追求的重要目标之一，通过利用装载在航天器上的可见光、红外、紫外、雷达或激光雷达等有效载荷是实施天基空间目标监视的主要手段，根据目前的技术成熟度、性价比和作为地基空间目标监视系统补充的需求来看，采用天基可见光探测空间目标，工程上易于实现，与其它探测方式相比具有优势…。
天基空间目标探测技术探讨
收稿日期:2005-06-01; 收修改稿日期:2005-09-07天基空间目标探测技术探讨谭莹(武汉大学电子信息学院,武汉430079) 摘 要 天基空间目标探测系统可以在太空中近距离地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。
文章分析了国内外天基空间目标探测技术研究概况,对其发展趋势进行了探讨。
主题词 空间目标 天基监视跟踪系统 探测1 引 言 目前国际上使用的空间目标的观测设备主要都是地面设备。
地面观测设备由于不受体积和质量等限制,可以采用大口径天线来得到很高的空间分辨率,以及以很大的发射功率来获得很远的观测距离,所以仍然是目前空间目标观测的有力武器。
但是地面设备也有其局限性,除了受仪器本身发展的限制外,观测过程中还受到大气传播抖动、蒙气差、电离闪烁等因素的影响,而且观测信号在大气中的衰减使其频率只能在较低的频率范围内选择,使得对小尺度的目标以及目标细节的观测受到限制。
目前对于中小尺度的空间碎片在地面观测还是盲区,利用天基观测设备则可以有效地解决这些问题。
而且对于高轨道上的空间目标的观测,利用天基探测设备更加有效,特别是对于对地观测有重要意义的地球同步轨道。
随着微小卫星技术的发展,灵活多样的小卫星也为天基探测在大范围开展提供了支持,降低了天基观测的门槛[1]。
下面介绍国内外天基空间目标探测技术研究概况。
2 天基空间目标监视系统发展现状 为了克服地基系统的各种缺点,美国等航天大国部署了天基空间目标监视系统[2,3]。
该系统包括一个专用天基传感器。
它被称为天基可视传感器(S BV ,Space Based V isible )[4]。
S BV 传感器在1996年由弹道导弹防御组织(BMDO ,Ballistic m issile Defense Office )发射的中程空间实验(MSX,M id 2course Space Ex peri m ent )卫星运送至轨道。
MSX 卫星的遥感器波长为016μm ～26μm ,覆盖紫外到超长波红外谱段,另外还装有CCD 可见光遥感器。
空间探测技术的研究现状与未来发展
空间探测技术的研究现状与未来发展随着科技的不断发展，空间探测技术也呈现出蓬勃的发展态势。
本文将从当前研究现状、技术创新和未来发展三个方面探讨空间探测技术的进展与展望。
一、当前研究现状当前，空间探测技术已经发展到了一个非常成熟的阶段。
人类已经成功地实现了对太阳系内大部分行星、卫星等天体的探测，更有的是，我们已经开始探索更远的星际空间。
其中，火星探测是目前最活跃的领域之一。
自1960年代起，人类就开始向火星发送探测器。
目前已有数十个国家和地区参与到了火星探测中。
其中，权威的NASA（美国国家航空航天局）已经推出了“火星洛杉矶”、“火星洞穴探测器”等一系列探测器。
除了火星之外，人类还可以对其他行星进行探测。
早在1977年，人类探测器就已经飞越了土星环并进入了土星的大气层。
目前，宇宙探测器早已覆盖了整个太阳系。
二、技术创新随着科技不断创新，空间探测技术也不断得到了进一步的发展。
其中，一些技术创新对于提高探测器的效率和探测能力起到了非常重要的作用。
首先是探测器自主控制技术的创新。
由于遥控的限制，为了更好地进行探测任务，探测器要具备自主控制的技术。
目前，依托人工智能的技术实现了对探测器的智能化控制，这样能够使得探测器更加灵活、智能、高效。
其次，由于航天器的运行环境十分特殊，所以对探测器的可靠性要求非常高。
为了提高探测器的可靠性和稳定性，研究人员开发了一系列新型材料，例如“自愈合材料”、“可重复形变的合金”等。
这些材料不仅可以延长探测器的使用寿命，而且还可以避免一些意外事故。
此外，基于量子计算和量子通信技术的发展，人类也可以更好地利用这些技术来加强对宇宙的探测。
例如基于量子通信的实时监测技术可以帮助我们在第一时间获取探测数据，从而更准确地判定探测器的工作状态。
三、未来发展随着技术创新的不断推出，空间探测技术的未来也将充满前景。
乘着火箭探索更远的行星，寻找宇宙的奥秘，这些都是未来的发展方向。
为了达到这些目标，一系列的探测器和航天器正在研发中，例如美国国家航空航天局正在研发的“火星直升机”、“土星旅行者2号”等。
天基光电望远镜极限星等探测能力研究
天基光 电望远镜极 限星等探测 能 力研 究
彭华峰 ，陈 鲸 ，张 彬 ２
（． １ 西南 电子 电信技术研究所 ，四川 成都 ６ ０ ４ ； １０ １
２ ．四 川 大 学 电子 信 息 学 院 ，四 川 成 都 ６ ０ ６ １０ ４）
摘要 ：从辐射度 学和光度学基本原理 出发 ，通过对 目 标光度信 号特征和背景以及 Ｃ Ｄ 噪声光信号特征 的分析 ， Ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ＂Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｆ ｒ ｄ ｏ ｅｒ ｎ ｈ ｔ ｍ ｅ ｙ ｈ ｉ ｉ ｄ ｄ ｔ ｃａ ｌ ｇ ｉ ｄ ｏ ｍｕ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ ｈ ａ ｉ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｏ ａ ｉｍ ｔｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｏ ｔ ，ｔ ｅ ｌ ｔ ｅ ｅ ｔ ｂ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ｌ ｆ ｒ ｍ ｅ ｕ ｓ ａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｔ ｌｓ ｏ ｅ ｗａ ｅ ｉ ｅ ｙ ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅｆ ａ ｕ ｅ ｆ ａｇ ｔ ｈ ｔ ｍｅｒ ｉ ａｓａ ｄ ｔ ｅｏ ｔ ａ ｉ ａ ｓｏ ｐ ｃ — ａ ｅ ｅ ｃ ｐ ｓｄ ｒ ｄ ｂ ｎ ｌ ｚ ｎ ｈ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｒ ｅ ｏ ｏ ｔ ｓ ｅ ｖ ｔ ｐ ｙ ｇ ｌ ｎ ｐ ｉ ｌ ｇ ｌ ｆ ｎ ｈ ｃ ｓｎ ＣＣＤ ｎ ｉｅ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｈ ｅ ｉ ｔ ｄ ｅ ｅ ｔｂ ｅ ｍ ａ ｉ ｄ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｔ ｉ ｕ ｉ ａｉ ｎ ｎ ｔ ｏ ｔ ｏｓｓ ｃ ｒ ｉｇ ｏ ｔ ｅ ｑ ａｉ ，ｔ ｌ ｏ ｍｉ ｄ ｔ ｃ ｌ ｇ ｔ ｅ ｅ ａ ｎ ｕ ｓ ｔ ｉ ｄ ｗｉ ｕ ｈ ｌ ｍ ｎ ｔ ａ ｄ ｗｉ ｕ ｌ ｏ ｈ ｉ ｕ ｎ ｔｏ ｅ ｐ ｃｉ ｅ ｙ ｌ ｍｉ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｌ ．Ｂｙ ｕ ｉ ｇ ａ ｓ ｔ ｏ ｙ ｉ ａ ａ ａ ｔｒ ，ｔ ｅ ｌ ｔ ｄ ｄ ｔ ｃａ ｌ ｇ ｉ ｄ ｓ ４ ２ ｗｉ ｏ ｔ ｌ ｖ ｓ ｅ ｆ ｔｐ ｃ ｌｐ ｍｅｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｅ ｅ ｔｂ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｗａ １ ． ｔ ｕ ｎ ｒ ｍｉ ｎ ｕ ｈ ｉ ｕ ｉ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｒ ｌｔｏ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ｔ ｄ ｄ ｔ ｃ ｂ ｅ ｍａ ｉ ｄ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｗａ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｌ ｍ ｎ ｔｏ ， ｌ ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ａｉ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｉ ｅ ｅｅ ｔ ｌ ｇ ｔ ｅ ａ ｈ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｈ ｍｉ ａ ｎ ｕ ｎ
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收稿日期:2005-06-01; 收修改稿日期:2005-09-07天基空间目标探测技术探讨谭莹(武汉大学电子信息学院,武汉430079) 摘 要 天基空间目标探测系统可以在太空中近距离地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。
文章分析了国内外天基空间目标探测技术研究概况,对其发展趋势进行了探讨。
主题词 空间目标 天基监视跟踪系统 探测1 引 言 目前国际上使用的空间目标的观测设备主要都是地面设备。
地面观测设备由于不受体积和质量等限制,可以采用大口径天线来得到很高的空间分辨率,以及以很大的发射功率来获得很远的观测距离,所以仍然是目前空间目标观测的有力武器。
但是地面设备也有其局限性,除了受仪器本身发展的限制外,观测过程中还受到大气传播抖动、蒙气差、电离闪烁等因素的影响,而且观测信号在大气中的衰减使其频率只能在较低的频率范围内选择,使得对小尺度的目标以及目标细节的观测受到限制。
目前对于中小尺度的空间碎片在地面观测还是盲区,利用天基观测设备则可以有效地解决这些问题。
而且对于高轨道上的空间目标的观测,利用天基探测设备更加有效,特别是对于对地观测有重要意义的地球同步轨道。
随着微小卫星技术的发展,灵活多样的小卫星也为天基探测在大范围开展提供了支持,降低了天基观测的门槛[1]。
下面介绍国内外天基空间目标探测技术研究概况。
2 天基空间目标监视系统发展现状 为了克服地基系统的各种缺点,美国等航天大国部署了天基空间目标监视系统[2,3]。
该系统包括一个专用天基传感器。
它被称为天基可视传感器(S BV ,Space Based V isible )[4]。
S BV 传感器在1996年由弹道导弹防御组织(BMDO ,Ballistic m issile Defense Office )发射的中程空间实验(MSX,M id 2course Space Ex peri m ent )卫星运送至轨道。
MSX 卫星的遥感器波长为016μm ～26μm ,覆盖紫外到超长波红外谱段,另外还装有CCD 可见光遥感器。
该卫星发射于1996年,用于跟踪导弹,完成原定使命后被用来加强“地基空间侦察系统”。
图1是安装在MSX 卫星上的天基可见光传感器,这是第一个天基空间探测传感器,由美国麻省理工学院林肯实验室设计和完成[5～10]。
美国正在研制的天基空间目标监视(S BSS,Space 2Based Space Surveillance )系统是美国为提高对空间目标监视、跟踪和识别能力,增强对空间战场态势的实时感知能力而研制的支持空间型天战武器装备。
美国希望S BV 能够坚持到第一颗S BSS 卫星开始在太空中运转。
52006年第3期 空间电子技术S PAC E ELEC TRON I C TECHNOLO GY天基空间目标监视的整个理念是从太空中对太空进行更近距离的监视。
天基传感器应当能够看到太空中有什么,和太空中正在发生什么,而且比地面传感器看到的更清晰,如图2所示。
S BSS 系统的初期目标是能够在任何气候条件下全天候探测、跟踪、编目和观察空间的人造物体,最后的目标是可以不受限制(如影响地基系统的天气、时间、地点等)地进行深空和近地的空间目标探测。
S BSS 是一个使用光电传感器的卫星星座,它将成为太空侦察网的基石,极大地增强长期使用的地基太空监视系统网络。
S BSS 系统的概念研究启动于2002财年,并提出了530万美元的预算要求。
美空军计划使用现有的“中程空间实验“卫星来确定S BSS 系统的设计方案。
第一份S BSS 卫星合同于2004年年底签署。
目前拟议中的S BSS 系统由4～8颗卫星组成,高度1100k m ,设计寿命5年,能够实现每天对空间目标监视一次并更新大多数卫星的位置数据。
据称,S BSS 系统将使美国对地球静止轨道(GE O )卫星的跟踪能力提高50%。
按原计划,S BSS 系统的研制经费为519亿美元,2007年发射,2010年投入使用,最终可能完全取代地基监视空间系统。
但是MSX 卫星上用于太空侦察的传感器使用年限已超过设计寿命,有可能导致卫星覆盖出现空白。
为了避免这种情况发生,美国空军计划2006年发射第1颗S BSS 。
在研制S BSS 系统的同时,美国将继续改进地基监视空间遥感系统和进一步提高监视空间的指挥控制能力与数据融合能力。
所以,不久以后,美国的空间信息支持将由天基和地基一体化的监视空间系统构成。
随着微小卫星技术的日益成熟,利用微小卫星进行空间目标探测和监视也成为当前研究的热点。
为继续进行空间平台小型化研究,美空军和国防高级研究计划局(DARP A )为10所院校提供经费,开发新型、低成本、供军方使用的纳卫星。
这些纳卫星质量为2～10kg,可以演示不同的GPS 导航、小型化的传感器和微推进技术。
2002年12月,“奋进”号航天飞机发射了2颗01908kg 重的卫星。
这是空军与DARP A 联合进行的。
试验表明,其在轨自动监视能力又向前迈进了一大步。
美国空军还进行了“实验卫星系统“(XSS )系列试验。
XSS 210是系列卫星中的第1颗,已于2003年成功发射。
该星能对位于低地轨道上的卫星近距拍照,演示了半自主运行和近距空间目标监视能力。
美国空军于2004年发射XSS 211,主要试验对目标的监视能力,并用于演示先进的轨道机动和位置保持能力。
加拿大是北美防空联合司令部(NORAD )的成员,NORAD 一直使用卫星跟踪服务来辨别目标是接近北美的弹道导弹还是在轨的23000个以上的人造天体之一。
卫星的跟踪功能离不开由空间目标监视网的雷达和光学传感器提供的数据,这些数据包括距离和方位角的连续测量值。
加拿大启动空间监视计划的目的就是为了增加空间目标监视网的传感器,通过发展近地空间监视系统(NESS )来实现对近地球小行星的搜索和跟踪,以及对地球轨道卫星的跟踪。
NESS 任务是在加拿大空间局和加拿大国防部的支持下,由Dynacon 和一个小行星科学家小组共同开发的[11,12]。
它在小卫星平台上装6空间电子技术 2006年第3期载小型成像望远镜,此成像望远镜是基于为MOST 恒星光测任务而设计的。
NESS 用一个卫星完成两个任务:跟踪接近地球的小行星,跟踪地球轨道上的卫星。
1996年,加拿大在MSX 卫星上装载了天基可见光试验望远镜,它的口径为15c m ,和加拿大第1个天基望远镜2MOST 的望远镜口径一样。
MSX 的望远镜具有良好的性能,以致于试验结束后就被选为空间监视网的传感器。
这也表明具有实现卫星跟踪任务所需的望远镜能够配置在1颗小卫星上。
基于上述原因,在加拿大国防部空间监视计划中包括了发射用于跟踪卫星的小卫星,它主要用于跟踪地球静止轨道上的通信卫星和其他一些高轨卫星(NORAD 所谓的深空目标)。
该计划包括在2005年左右将1颗或多颗卫星送入轨道。
NESS 卫星上望远镜获得的目标亮度为11～14,它获得的目标精度能够与NORAD 规定的相适应,对于距离40000k m 的目标精度为1km 。
3 天基空间目标探测技术研究概况 目前的空间目标监视系统主要依靠雷达和光学系统。
一般来说,雷达主要用于探测较近距离的轨道范围,而光学望远镜用于更远距离的轨道范围。
因此,下面将主要介绍天基空间目标的雷达探测技术和光学/光电探测技术的研究概况。
311 天基雷达探测技术的研究概况[1]天基雷达的平台主要有卫星、飞船或空间站等。
直接用于空间碎片观测的天基雷达是最近几年才提出来的。
目前国际上对空间碎片开展天基观测研究的项目有:美国在国际空间站上搭载的专门用于监视轨道上碎片的雷达,法国空间局的小卫星群计划,俄罗斯的短毫米波相控阵雷达,以及加拿大的观察空间碎片的雷达。
国际空间站的平均轨道高度为397km ,因为体积大和在轨运行时间长,必然会受到空间碎片的撞击。
实际情况证明了这一点。
1999年10月26日曾经因为失效的火箭残骸碎片进行了机动规避,将轨道提高115k m ,使得与碎片的距离从114k m 变为25km 。
因此国际空间站在设计阶段专门针对空间碎片的预报和规避提出了搭载专用雷达的方法。
该项目由美国NAS A 的Johns on 空间中心负责。
主要研究工作包括两个雷达方案的研究与设计:一个是由Texas A&M 大学电子工程系负责的天基毫米波雷达,另一个是与洛克希勒工程科学公司合作的Ku 波段天基雷达。
Texas A&M 大学从1987年开始对探测需求和方法进行研究,1989年提出了对空间碎片跟踪的毫米波雷达的可行性报告,1991年针对高精度跟踪定位的相控阵雷达进行了小型化,以适应天基应用的要求。
该系统用于对国际空间站附近25k m 范围内的4mm ～80mm 的空间物体进行跟踪测量,提供冲撞警告以及对空间碎片的数据库提供更新数据。
具体工作时先由红外观测系统提供目标的粗略信息,然后雷达开机进行精确测量。
因为需要观测的范围是围绕空间站轨道的圆环,所以雷达在俯仰方向的观测范围是±15°,在水平方向是360°。
在雷达设计方面,该系统采用了当时最先进的单片集成的大规模相控阵天线、单脉冲跟踪技术、低噪声放大器以及脉冲压缩技术。
天基雷达的探测范围在空间站的轨道面上,探测参数包括空间站与碎片的相遇时间、碎片的距离、径向速度以及俯仰角等。
Johns on 空间中心与洛克希勒工程科学公司合作的Ku 波段天基雷达的研究开始于1987年。
该探测系统在综合考虑了探测需求和当时的技术水平以及微波器件的能力以后,将工作频率选在Ku 波段,天线采用了微带线形式的相控阵天线。
研究人员在1989年利用实验室现成的设备研制了地面实验样机,对系统设计中提出的概念、技术和总体性能进行验证,主要是验证利用MM I C 技术实现的相控阵天线对通过雷达视场的高速小目标测速的精度。
试验中用步枪子弹进行了飞行轨道测量,将目标距离限制在1k m 处,因为目标的速度已知,雷达截面已知,所以可以用样机测量的结果来验证雷达的性能。
利用仿真程序对测量数据进行分析以后,得到不同天线参数的测量精度,为实际的天基雷达设计提供依据。
72006年第3期 谭 莹:天基空间目标探测技术探讨8空间电子技术 2006年第3期在地面样机的基础上,该项目的天基雷达样机方案在1993年确定。
为了减小体积、功耗和成本,并在几分钟的处理时间内获得准确的预报结果,该探测系统需要与多个地面雷达站联合探测,并与地面大型计算机联合处理,还需要已知的空间碎片数据库的支持。
该方案建议在空间站上搭载的雷达能够探测在空间站的轨道面上出现的2c m～10c m的空间碎片,提前1～2个轨道周期得到准确的预报,为机动规避做决策和准备。