复杂背景下红外点目标探测概率估算

红外成像系统对点目标的探测概率在实际应用中往往受到复杂背景的极大影响,而现有的计算方法并不能适用于复杂背景下的探测概率估算.首先从红外成像系统对点目标的作用距离模型出发,分析了探测概率与信噪比、作用距离的关系,推导出单一背景下红外点目标的探测概率估算方法;然后,利用红外成像系统的亮度-灰度函数,通过背景的红外图像灰度信息计算得到其红外辐射亮度;最后,引入概率统计的思想对单一背景下探测概率的估算方法进行了改进,提出了复杂背景下红外点目标探测概率的估算方法.实验结果表明:该估算方法可以有效评估实际应用中典型复杂背景对红外成像系统的点目标探测概率的影响.      

太阳风中磁重联的可能性及其观测证据

本文利用美国行星际监测卫星IMP-H和IMP-J同时在弓激波上游的极佳时机(1976年1月21日—22日)探测的结果, 比较了两个卫星同时测得的离子脉冲(E≥125keV/Q, Q≥1)的计数率和各向异性.分析表明在IMP-H比IMP-J离地球远的四个事件a—d中, a和b事件时, IMP-H上测得的计数率大于IMP-J上计数率, 各向异性从太阳指向地球;c事件时, IMP-J上计数率大于IMP-H上的测量值, 各向异性从太阳指向地球;d事件时, IMP-J上计数率大于IMP-H上的相应值, 各向异性改变方向, 从地球指向太阳.它们可以用太阳风中扇形边界样的磁场反转形态磁重联产生的高能粒子的假说来满意地得到解释.      

目标的微波散射成像方法

提出了一种适用于隐匿武器探测、打击走私以及公共场合安检的微波成像探测方法.该方法要求雷达在一个二维平面上扫描,即合成一个平面孔径,通过对雷达接收回波数据的合成孔径处理可以提高雷达的成像分辨率以及对目标的探测能力.雷达可以工作在准单站模式下且只需以单色波照射目标,利用接收到的目标的散射回波的相位和幅度信息重构出目标的二维像.提出了一种适用于近场条件下二维图像的重构算法,并对算法做了详细推导,利用该算法对模拟和实测数据进行了处理.结果表明该算法具有良好的空间分辨率和辐射分辨率,以及在不进行三维成像的条件下可以实现距离向目标的探测.      

TOF相机在空间近距离目标探测中的应用研究

3D TOF相机具有同时获取目标的灰度和深度图像的功能,从而能够实时得到目标物体的三维点云,实现三维成像.主要介绍了3D TOF相机的工作机理以及应用场景等,同时模拟空间近距离目标探测的应用对目标进行成像研究,分析了不同条件下对目标物成像的影响因素以及相机的误差来源和误差的校正方法,并通过相机对深度信息的获取,对相机的距离探测精度进行了测试.     

嫦娥三号巡视器有效载荷

嫦娥三号巡视器配置了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪四种科学探测有效载荷. 介绍了有效载荷的科学探测任务、系统设计方案和系统组成,描述了各有效载荷的方案设计要点,设计中的主要关注点及主要技术指标等.      

空-地单光子通信全链路仿真系统设计与实现

目前空-地单光子通信系统的设计大都基于分系统进行性能分析,很难给出系统级的性能参数,为系统设计优化提供可信的支持.为了综合评价空-地单光子通信的系统性能,采用全链路系统仿真的方法,基于离散事件仿真器构建空-地单光子通信仿真的全链路系统,通过蒙特卡洛方法仿真模拟捕获、瞄准、跟踪过程和单光子通信过程,有效模拟各子系统间的耦合关系,对空-地单光子通信系统的关键性能参数做出综合、准确的评价,为系统设计和优化提供依据.     

国外卫星光学遥感器前沿技术发展探析

正卫星遥感利用卫星平台搭载光学、雷达、红外等遥感器,获取地球陆地、海洋和大气的特征信息,形成图像以及反映物质成分的光谱信息等遥感产品。国外正在大力发展天基薄膜衍射成像、空间分块可展开光学成像、天基光学合成孔径成像、天基超光谱成像等新型卫星遥感技术,实现在空间、时间、光谱等不同维度的高分辨率光学探测。     

航天器扫描镜成像位置误差补偿技术

研究地球静止轨道航天器两自由度扫描镜成像位置误差补偿问题,即通过对扫描角的补偿,使光轴在地球表面的成像点位置与标称位置相同,消除探测区域的位置偏差.在考虑扫描镜法线偏移、姿态偏差以及轨道误差条件下,推导了光轴成像点的地心经纬度计算公式.给出了上述3类误差的具体描述方式,并分析了各种误差对光轴成像点位置的影响关系.基于角度误差的小量假设条件,给出了扫描镜的步进角/扫描角补偿量的显式算法.针对法线偏移信息一般难以准确测量的问题,提出了一种利用扫描镜在特定工作模式下的光轴惯性空间定向能力和法线偏移的长周期特性对其进行估计的方法.仿真结果表明,所提出的补偿方案和算法能够显著提高成像点位置精度.     

追踪及凝视状态下地气光对空间目标成像影响

为了分析不同探测方式下地气光辐射对空间目标成像特性的影响,利用卫星仿真工具包(satellite tool kit,STK)设计了一个以地球同步轨道(geosynchronous orbit,GEO)卫星与中轨道(medium orbit,MEO)卫星上搭载的可见光成像器为探测平台,以高椭圆轨道(highly elli...     

金星火山与气候探测任务

金星火山和气候探测任务（Venus Volcano Imaging and Climate Explorer,VOICE）聚焦金星火山与热演化历史、水与板块运动、内部结构和动力学、气候演化和生命信息探索等重大科学问题,提出采用极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,PolSAR） 、下视与临边结合的微波辐射探测仪（Microwave Radiometric Sounder,MWRS）和紫外–可见–近红外多光谱成像仪（Ultraviolet-Visible-Near Infrared Multispectral Imager,UVN-MSI）等三个先进的有效载荷,在350 km圆轨道上对金星全球表面和大气联合探测。 PolSAR将对金星全球表面进行高分辨多极化雷达成像;MWRS将对金星全球云下大气的热力结构和化学组成,云中可能的宜居环境及与生命相关大气成分进行探测;UVN-MSI则实现大气全貌成像、表面光谱成像和闪电检测。通过多种先进探测载荷和技术手段的结合,VOICE任务将揭示金星构造热演化历史和超温室效应机理,探索其宜居性和生命信息。VOICE任务的实施将实现国际金星研究探索中许多“零”的突破,为理解行星宜居性和太阳系演化提供极为关键的观测支持,对提升中国在国际深空探测与空间科学研究中的地位产生重大影响。      

Photon counting detector for space debris laser tracking and lunar laser ranging

We are reporting on a design, construction and performance of solid state photon counting detector package which has been designed for laser tracking of space debris. The detector has been optimized for top photon detection efficiency and detection delay stability. The active area of the commercially available avalanche photodiode manufactured on Si (SAP500 supplied by Laser Components, Inc.) is circular with a diameter of 500 μm. The newly designed control circuit enables to operate the detection sensor at a broad range of biases 5–50 V above its breakdown voltage of 125 V. This permits to select a right trade-off between photon detection efficiency, timing resolution and dark count rate. The photon detection efficiency exceeds 70% at the wavelength of 532 nm. This is the highest photon detection efficiency ever reported for such a device. The timing properties of the detector have been investigated in detail. The timing resolution is better than 80 ps r.m.s, the detection delay is stable within units of picoseconds over several hours of operation. The detection delay stability in a sense of time deviation of 800 fs has been achieved. The temperature change of the detection delay is 0.5 ps/K. The detector has been tested as an echo signal detector in laser tracking of space debris at the satellite laser station in Graz, Austria. Its application in lunar laser ranging is under consideration by several laser stations.     

MEMS陀螺双通道数字接口系统设计

针对现有的MEMS陀螺接口系统只能对一个陀螺进行测控导致标定测控效率低下的问题,提出了一种新型的可同时对两个陀螺进行测控的MEMS陀螺双通道接口系统架构,并设计了一套与之对应的MEMS陀螺双通道测控电路,包括前端模拟电路、后端数字系统和人机交互终端。通过设计的人机交互系统对整个系统的全部功能进行了测试,其中扫频、锁相、稳幅、线性度和零偏稳定性等功能均能正常运行,在实际使用测试中相较于单通道接口系统测控效率提升到2倍以上。     

一种用数字集成电路FPGA实现的伪速率调制器

介绍一种用数字集成电路实现的伪速率调制器及其应用.该调制器用一片FPGA实现3个通道的伪速率调制器.有别于用软件或模拟电路实现的方法,该调制器用数字电路实现,其中一阶环节通过移位算法实现指数运算,简单灵活,既克服了模拟电路和软件实现的缺点,又具有模拟电路实时性高、精度高以及软件实现方式方便灵活的特点,适用于整星信息一体化和综合电子技术的卫星控制系统体系结构.     

基于ASK调制的射频接收机芯片前端设计

为工作在27M频点的射频接收芯片组设计了一种基于ASK调制0.5μm CMOS工艺下具有实用价值的低成本接收端。在分析了当前市场中使用较多的超外差式和超再生式接收前端特点的基础上,结合芯片组所采用的ASK调制方式,考虑成本与性能的折衷,采用一种称为直接放大式电路结构,并通过Cadence软件进行电路设计与仿真。仿真结果显示：接收前端放大倍数为60.7dB,检波输入灵敏度为100mV,能对天线端高频信号进行放大与解调,恢复出串行脉冲信号。     

一种面向电力终端的北斗定位模块研究

基于电力系统对卫星导航定位的自主安全性要求，研究用于电力终端的北斗定位技术，设计了一款用于电力行业终端的北斗定位导航模块，主要包括模块的模拟前端设计、数字信号处理及分析，重点对低功耗小型化设计、提高接收灵敏度设计等进行研究，并对所设计的北斗模块实物进行了实际测试和分析，成果已开始在电力行业试点应用。     

Ralicon anodes fabricated by electron beam lithography for image photon counting detectors

The Anger wedge and strip anode event location system developed for microchannel plate image photon detectors at the Space Sciences Laboratory of the University of California, Berkeley, has been extended in the present work by the use of electron beam lithography (EBL). Computer-aided design methods have been used to develop several types of RALICON ($\text{R}$eadout $\text{A}$nodes of $\text{Lit}$hographic $\text{Con}$struction) for use in photon counting microchannel plate imaging detectors. These anodes are suitable for linear, two dimensional or radial position measurements and they incorporate novel design features made possible by the EBL fabrication technique which significantly extend their application relative to published wedge-strip anode designs.     

多通道模拟量采集电路设计探讨

介绍卫星使用的多通道模拟量采集电路的工作原理,重点阐述多通道模拟量采集电路设计中的3个关键点,包括防串电设计、放大一致性设计和通道信息采集时间设计.通过对3个关键点的分析和论证,给出了提高多通道模拟量采集电路性能的途径.     

Single photon laser altimeter simulator and statistical signal processing

Spaceborne altimeters are common instruments onboard the deep space rendezvous spacecrafts. They provide range and topographic measurements critical in spacecraft navigation. Simultaneously, the receiver part may be utilized for Earth-to-satellite link, one way time transfer, and precise optical radiometry. The main advantage of single photon counting approach is the ability of processing signals with very low signal-to-noise ratio eliminating the need of large telescopes and high power laser source. Extremely small, rugged and compact microchip lasers can be employed. The major limiting factor, on the other hand, is the acquisition time needed to gather sufficient volume of data in repetitive measurements in order to process and evaluate the data appropriately. Statistical signal processing is adopted to detect signals with average strength much lower than one photon per measurement. A comprehensive simulator design and range signal processing algorithm are presented to identify a mission specific altimeter configuration. Typical mission scenarios (celestial body surface landing and topographical mapping) are simulated and evaluated. The high interest and promising single photon altimeter applications are low-orbit (∼10 km) and low-radial velocity (several m/s) topographical mapping (asteroids, Phobos and Deimos) and landing altimetry (∼10 km) where range evaluation repetition rates of ∼100 Hz and 0.1 m precision may be achieved. Moon landing and asteroid Itokawa topographical mapping scenario simulations are discussed in more detail.     

量子定位系统中符合计数与到达时间差的获取

基于MATLAB图形用户界面接口（GUI），采用软件设计方式，实现量子纠缠光信号的采集，以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验，优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差（TDOA）的研究，完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。      

基于深度残差网络的模拟电路软故障诊断方

航天电子电路的故障诊断一直是航天领域可靠性与安全性的一个热点研究课题，航天电子电路的故障将直接影响航天任务是否成功。提出了一种基于深度残差网络的模拟电路故障诊断方法。该方法使用短时傅里叶变换将电路的时域输出信号转换为二维电路图像，并将其作为神经网络的输入，再利用ResNet提取模拟航天电子电路的性能特征，确定元件的故障类型，完成电路的故障诊断。通过仿真验证了该方法的故障诊断性能。仿真结果表明，该方法能够实现高达99.1%的诊断准确率。