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天基光电望远镜系统建模仿真研究

作　者: 彭华峰
导　师: 张彬
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 天基光电望远镜空间目标空间监视模拟成像极限探测星等
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 393次
引　用: 10次
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内容摘要

随着航天技术的快速发展，太空已经变得越来越拥挤。空间目标的存在，给国家安全、航天探测活动的安全甚至全人类的安全均带来了威胁。为此，世界各主要大国发展并不断增强了对空间目标的监视。光电技术特别是光电望远镜系统技术在空间监视中扮演了十分重要的角色，因此，研究天基光电望远镜对空间目标的监视有着十分重要的意义。本文以天基空间监视应用为背景，对天基光电望远镜的相关关键技术进行建模仿真研究。论文的主要内容包括： 1．提出了一种天基光电望远镜对空间目标成像的模拟方法。以0星等和10星等为参考，用计算机模拟得到256级灰度图，仿真结果表明，论文提出的方法既能有效地模拟卫星的运动，又可克服对相同星空背景的重复模拟。 2．针对空间多目标模拟成像的难点，提出了一种模拟天基光电望远镜对空间多目标成像的方法，建立了天基光电望远镜对空间多目标成像的统一数学描述模型。为获得大量空间目标的参数数据，设计并建立了了一个空间目标参数数据库，并为数据库提供了基本的维护管理功能。计算机仿真实验结果表明，本文提出的方法可以有效的模拟天基光电望远镜对空间多目标的成像。 3．以成像模拟技术为基础，实现了天基光电望远镜对空间目标的检测和跟踪。给出了基于Hough变换的分步凝视检测前跟踪方法和基于星图匹配抑制的目标实时跟踪方法。通过计算机仿真，实现了天基光电望远镜系统从对空间目标成像到目标跟踪的整个动态过程。 4．分析了天基光电望远镜系统中目标和背景光度特征以及系统的噪声特性，

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-28
  1.1 课题研究的背景和意义  11-16
    1.1.1 空间监视中的典型光电系统  11-14
    1.1.2 空间目标监视系统的发展趋势  14
    1.1.3 天基空间监视与地基空间监视的比较分析  14-16
  1.2 国内外相关研究及进展  16-24
    1.2.1 美国的MSX卫星及SBV简介  16-22
    1.2.2 加拿大的MOST卫星和NESS系统  22-23
    1.2.3 美国天基空间监视系统(SBSS)简介及进展  23-24
  1.3 论文主要工作及内容安排  24-26
  参考文献  26-28
第二章天基光电望远镜空间目标成像模拟  28-50
  2.1 空间目标轨道动力学  28-36
    2.1.1 基本时间系统和历元  28-29
    2.1.2 基本坐标系统  29-30
    2.1.3 二体运动的轨道动力学  30-32
    2.1.4 空间目标的轨道摄动  32-33
    2.1.5 空间目标轨道根数  33-34
    2.1.6 TLE轨道根数  34-36
  2.2 天基光电望远镜对空间目标成像的模拟  36-41
    2.2.1 卫星位置模拟  36-37
    2.2.2 卫星目标和星空背景的模拟成像  37-39
    2.2.3 地球遮挡因素及其判断  39-40
    2.2.4 计算机仿真实验  40-41
  2.3 天基光电望远镜空间多目标成像模拟技术  41-47
    2.3.1 天基光电望远镜空间多目标成像模拟技术方案  41-43
    2.3.2 天基光电望远镜空间多目标参数数据库的设计与实现  43-46
    2.3.3 计算机仿真实验  46-47
  2.4 本章小结  47-48
  参考文献  48-50
第三章天基光电望远镜空间目标检测与跟踪  50-70
  3.1 运动点目标基本描述模型  50-51
  3.2 运动点目标检测  51-57
    3.2.1 运动点目标检测的基本模型  51-52
    3.2.2 背景抑制方法概述  52-54
    3.2.3 目标检测理论概述  54-57
  3.3 成像跟踪技术基本原理  57-58
  3.4 基于Hough变换的分步凝视检测前跟踪算法研究  58-62
    3.4.1 分步凝视检测前跟踪基本思想  58-59
    3.4.2 投影变换与二值分割  59
    3.4.3 Hough变换与直线检测  59-60
    3.4.4 算法流程  60-62
  3.5 基于星图匹配抑制的目标实时跟踪方法  62-66
    3.5.1 算法原理  63
    3.5.2 算法流程  63
    3.5.3 跟踪模拟实验  63-66
  3.6 本章小结  66-67
  参考文献  67-70
第四章天基光电望远镜目标探测能力研究与参数设计初步  70-83
  4.1 天基光电望远镜空间目标极限星等探测能力研究  70-76
    4.1.1 目标光信号特征  70-72
    4.1.2 背景与噪声光信号特征  72
    4.1.3 天基光电望远镜极限星等探测能力分析  72-73
    4.1.4 无背景光照条件下的极限探测星等分析  73-75
    4.1.5 背景光照条件下的极限探测星等分析  75-76
  4.2 天基光电望远镜对地球同步轨道目标的监视能力分析  76-79
  4.3 天基光电望远镜系统参数的初步分析与设计  79-81
  4.4 本章小结  81-82
  参考文献  82-83
第五章总结与展望  83-86
致谢  86-87
发表论文  87-88
独创性声明  88
学位论文版权使用授权书  88

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