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空间碎片光学探测与识别方法研究

金玉竹  
【摘要】: 空间目标天基探测与识别是利用天基探测手段,获取与空间目标相关联的各种信息,从中提取出目标的基本特征参量,进而对空间目标的类型、属性、状态甚至威胁程度进行判别的一种方法。 本文以观测星对空间碎片的探测识别为课题背景,开展了对观测星可见光相机识别能力的研究。 本文首先对空间碎片在国内外的研究进展情况进行了系统的分析,详细阐述了开展本文相关研究工作的必要性;对本文所要研究的主要内容做了整体性的安排。 根据任务的相关要求,本文首先进行了观测星可见光相机的参数分析与论证,在确保可见光相机视场捕获能力与探测能力的前提下,确定了相机的焦距、视场、有效口径以及空间分辨率和探测灵敏度。 对于可见光相机探测图像,详细分析了探测图像的构成,定量计算并确定了目标强度信息、背景恒星的分布与强度信息和噪声的分布与强度信息等图像特征参量,并基于上述内容计算了可见光相机探测图像的信噪比,提出了碎片目标的检测方法。 由于光学分辨率方面的限制,难以利用目标的形状、尺寸、大小等信息对空间碎片进行辨识;此外,以辐射强度为基础的目标信息也无法提供足够的目标辨识信息。本文分析计算了空间碎片与背景恒星相对可见光相机的运动角速度,提出了利用速度差异这一特征量来对空间碎片进行识别的思想。 最后,基于空间碎片与背景恒星速度差异这一特征量以及空间碎片在序列图像中灰度时序不变这一特性,提出了一种新的目标识别方法,初步论证了方法的可行性、有效性,并对该方法进行了仿真分析与验证。


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