天基雷达特殊背景下的目标跟踪技术研究

天基雷达是雷达置于卫星平台上的,用于地面及空中目标探测与跟踪的一种新型雷达系统,研究跟踪卫星频繁交接情形下的目标跟踪技术对于天基雷达系统跟踪性能的实现具有重要意义。针对天基雷达特殊背景下的目标跟踪问题,基于圆形地球模型的假设条件,给出了目标跟踪的实现方法,包括跟踪平台交接判别方法、目标状态方程及观测方程的建立方法、目标跟踪算法的选择及目标跟踪的实现过程。在给出理论分析的同时,进一步通过计算机仿真结果证明了所给方法的正确性。最后给出结论与展望,指出该方法同样适用于双基地天基雷达体制及快速响应系统。     

基于多特征融合的天基面目标长时跟踪算法

天基视频成像特性存在目标尺寸小、特征几乎无纹理、干扰因素多等问题,现有的近景面目标跟踪算法不完全适用。文章通过利用梯度直方图与颜色名称两种特征在天基视频跟踪中的不同优势,借鉴由跟踪、学习、检测三部分组成的长时跟踪思路,对高斯核化相关滤波器进行改进,提出了一种适用于视频卫星数据处理的多特征融合面目标长时跟踪算法。运用该算法对来自SkySat-1及"欧比特"视频卫星的遥感影像数据集进行面目标跟踪测试,从4组天基视频数据中选取的6个目标均实现了稳定跟踪;同时,对OTB近景数据集中选取的与天基视频有类似特征的16组视频序列的测试结果显示,该算法实现了83.4%的精度、63.2%的成功率。试验表明,文中所提方法优于现有相关跟踪方法,显示了将长时跟踪策略引入天基视频跟踪领域的可行性和广泛应用前景。     

天基精密跟瞄Stewart平台及其关键技术

天基精密跟瞄Stewart平台对星栽精密光学设备的高品质应用有着重要意义.本文在对国内外天基精密跟瞄Stewart平台分类的基础上,对其应用背景、性能特点及发展状况进行了研究.此外还归纳并总结了包括作动器技术、传感器技术、构型设计技术、控制技术及在轨降级使用技术在内的天基精密跟瞄Stewart平台一系列关键技术.最后,针对未来高性能星载光学传感器技术发展与应用的需求,探讨了我国在天基精密跟瞄Stewart平台领域可进一步开展的研究内容.     

天基空间目标探测技术探讨

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。     

跟踪与数据中继卫星系统的现状和发展

跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）是20世纪航天测控通信技术的重大突破。其“天基”设计思想，从根本上解决了测控、通信的重大突破。其“天基”设计思想，从根本上解决了测控、通信的高覆盖率问题，同时还解决了高速数传和多目标测控通信等技术难题，并具有很高的经济效益。TDRSS系统使航天测控通信技术发生了革命性的变化，目前还在继续向前发展，不断地拓宽自己的应用领域。现在，美国与俄罗斯两国的跟踪与数据中继卫星系统均已进入应用阶段，正在发展后续系统；欧空局和日本在这类卫星的发展中采用了新的思路和技术途径。本文主要介绍这些国家跟踪与数据中继卫星系统的现状和发展，并据此对我国正在研究的跟踪与数据卫星系统提出一些建议。     

应用多星的空间目标跟踪定位算法

单星激光测距空间目标定位算法受远距离激光测距机测频的限制,有效数据速率较低。文章构建天基探测系统空间目标观测模型,提出一种应用多星的空间目标跟踪定位算法。该算法基于三角交会原理,面向多星不同载荷平台,基于空间目标成像投影和坐标转换模型,计算空间目标的异面直线距离,采用最近邻算法最优匹配关联同一空间目标的星间像点,基于双星交会模型解算空间目标轨迹,进行空间目标跟踪。此外,针对空间目标的星间信息丢失、空间目标与卫星共面时多空间目标跟踪精度低的问题,引入空间目标的加速度参数分量,改进卡尔曼滤波算法,预测空间目标轨迹位置,从而有效提高多目标跟踪精度。实例验证结果表明:文章提出算法的空间目标跟踪与定位精度高,能有效解决星间信息丢失引起的精度下降问题。     

红外成像制导中的跟踪算法及其抗干扰性能分析

介绍了红外成像跟踪原理 ,分析了各种红外成像跟踪算法 ,并对它们的性能进行了分析与比较     

抗压制型干扰的空中目标成像跟踪技术

文章针对压制型干扰存在条件下的空中运动目标成像跟踪问题,提出了基于事件分析的抗压制型诱饵的目标跟踪方法。跟踪过程中,根据目标与图像中心的距离保持传感器指向在若干帧内不变,在指向不变的时间内利用平台惯导信息对目标位置进行预测,然后自适应地确定跟踪窗,通过跟踪窗中的特征突变判断目标抛出诱饵、目标与诱饵分离等异常事件的发生,排除诱饵对跟踪过程的干扰。使用仿真和实测数据对跟踪算法的性能(抗干扰成功率、跟踪精度和实时性)进行测试,验证了算法的有效性。     

跟踪传感器空域覆盖性能分析

针对天基光学跟踪传感器覆盖问题,将点覆盖数值仿真模型扩展到空域,提出了一种基于视函数的跟踪传感器覆盖计算方法.在典型圆轨道星座下,对所提方法进行数值仿真,并分析了覆盖性能的影响因素,为天基光学低轨星座设计和跟踪传感器管理调度提供重要的参考和支持.     

一种基于星间方向观测的初轨计算方法

基于天基网空间监测的技术背景,用一已知轨道的天基观测平台对不明空间目标的方向观测,在定轨精度要求并不太高的要求下,研究了单颗卫星的天基平台定初轨的问题,并提出了一套基于此观测模型的中低轨空间目标的初轨计算方法。通过模拟生成测角资料对方法进行检验,计算结果显示方法在目前提出的定轨精度下是稳健可行的。     

弹道导弹中段监视与跟踪仿真系统设计

随着反导防御系统的发展,弹道导弹突防将受到更大的威胁,而弹道导弹中段是攻防对抗集中体现的区域。本文以美国的天基红外预警系统为参考,对弹道导弹中段监视与跟踪仿真系统进行了研究,提出了仿真系统的体系结构,并对仿真模型的具体实现进行了详细的描述。系统的建立可为弹道导弹作战模拟提供研究平台,并可对面向空间预警的信息处理算法进行评估,为中段反导作战的具体影响提供有益的参考信息。     

天基逆合成孔径激光雷达高灵敏度接收技术

逆合成孔径激光雷达(ISAL)是一种主动式成像雷达,是合成孔径技术和激光雷达技术相结合的产物,具有极高的成像分辨率。由于无大气干扰,因此天基成像的环境十分有利于ISAL系统的部署,然而探测灵敏度不够,难以实现远距离探测的问题极大地制约了天基ISAL系统的应用。针对这一难点,提出使用高灵敏度相干平衡探测实现ISAL的空间远距离探测,计算了ISAL平衡探测的信噪比。在此基础上,提出了一种基于频率上转换的高灵敏度平衡探测接收方法,即信号光和本振光先经过频率上转换,再进行平衡探测,并实验验证了该方法的可行性。     

空间激光通信系统光斑小目标跟踪算法研究

在空间激光通信链路中,大气湍流、结构设计误差、平台扰动等因素为链路的精确对准和精密跟踪带来了困难。为提高激光链路的跟踪精度,首先对光斑跟踪过程中的影响因素进行研究分析,继而对跟踪算法做出改进。针对跟踪目标特性,设计了一种自适应模板目标相关跟踪算法,并搭建了基于粗精复合轴跟踪系统的实验平台,开展了实验验证。结果表明：与当前常用跟踪算法相比,该设计处理速度可达 1 kfps,目标跟踪位置与真实位置基本重合,目标跟踪准确率高于98%,在处理速度、跟踪准确率与算法鲁棒性上均有较大提升,具有一定的实用性。     

反射式紫外天基单镜计算成像系统设计

紫外天基成像是目前对太阳观测的主要手段之一。针对紫外天基遥感对成像系统高分辨、轻量化的需求,开展了紫外天基单镜计算成像系统研究,应用“光学镜面设计”与“计算成像”相结合的思路,通过对球面、六次偶次非球面、十次偶次非球面、Q-type面、Zernike多项式面的天基反射镜成像光学系统设计,以及基于傅里叶叠层超分辨的计算成像分析,验证了该设计方法可在波长135 nm紫外光波段实现5.4°圆视场、分辨能力优于0.11 mm的设计指标。反射式六次偶次非球面具备一定的综合优势。     

基于推力加速度模板的主动段弹道跟踪方法

对弹道导弹的主动段跟踪是导弹防御中重要的环节。针对此问题提出了一种基于推力加速度模板的主动段跟踪算法，该算法需要主动段推力加速度信息支持。给出了一种简捷的推力加速度模板构建方法。利用近常速运动模型描述了导弹运动特性，解决了对导弹发射时间的估计问题和模板概率的递推计算问题，并将该方法应用到空间预警系统中，通过仿真验证了该方法具有较好的识别效果，位置和速度估计误差都接近于CRLB限。     

天基照相跟踪空间碎片批处理轨道确定研究

随着国内外天基观测空间碎片研究的展开,文章提出了利用跟踪卫星的CCD(Charge
Coupled Device)相机对空间碎片进行轨道探测的方法,首先建立了CCD照相观测模型和基于 照相观测 的空间碎片批处理轨道确定模型。通过对CCD相机底片归算方法的分析可知,利用
CCD相机所获得的观测数据与跟踪卫星的姿态无关,且其精度只与测量和坐标转换计算的精 度有关,在测量和计算中可获得较高的精度。分别对分布密度较高的低轨道和地球同步 轨道区域的空间碎片进行了定轨分析。仿真结果表明,定轨时采用两个跟踪弧段的照相数据 定轨精度大大高于一个弧段照相数据的定轨精度;跟踪卫星距离空间碎片越近,定轨精度越 高;低轨道空间碎片的定轨精度高于地球同步轨道上的空间碎片定轨精度。
     

天基红外低轨星座对目标的跟踪算法研究

建立了天基红外低轨星座对自由段目标的观测模型,考虑了精确的目标运动模型。针对天基红外低轨星座的任务特点,从收敛速度、估计精度、估计有效性以及运算效率等方面比较了批处理滤波、EKF、UKF、高阶UKF和粒子滤波等算法的性能。仿真结果表明,综合考虑各种因素的影响,UKF具有最佳估计性能,能够对天基红外低轨星座中自由段目标进行有效跟踪。该文的理论分析和仿真实验对天基红外低轨星座的跟踪滤波器设计具有重要的指导意义。     

The evolution of a serviceable EURECA

Within the European space platform program the EURECA is being established as a ground-based platform for short microgravity missions. The development towards a serviceable platform for longer, scientific missions is described. The plan of an advanced space-based platform for increasing payload demands is outlined. The platform design and the adaptation to scientific missions and servicing operations are investigated. The cost-effective utilization of the different platform types using new operational concepts is analyzed in parametric life cycle cost calculations for different payloads and mission scenarios.     

捷联式反辐射导引头角跟踪技术研究

对于工作在低频段的地空反辐射导引头,传统的稳定平台式导引头无法满足小口径要求,为此采用捷联干涉仪体制。但是采用该体制后,天线是固定安装在弹体上的,无法直接提取比例导引指令,必须寻求新的解决方案。针对该问题,提出采用捷联式角跟踪与解耦方法来消除导引头的弹体姿态扰动耦合,实现视线稳定跟踪。首先,给出了捷联式角跟踪与解耦技术的工作原理与实现方法,在此基础上,对系统进行了仿真建模与性能分析。结果表明,测量误差和噪声较小时,该方法能获得较好的解耦与跟踪性能,所得结果为捷联式导引头角跟踪系统的工程实现提供了理论基础,也为未来导引头的小型化需求提供了一种新的解决方案。     

基于MSP430点光源跟踪系统设计

提出了一种基于MSP430的点光源跟踪的具体设计方案,并对设计方案的硬件组成、程序设计、调试进行了介绍,实验证明,所设计的光源自跟踪系统有较强的适应能力,反应迅速,灵活性大。