摘要：针对远距离空中弱目标光学探测的需求,提出天基探测系统性能表征与关键指标匹配设计方法.首先立足于天基光学探测全链路,分析得出影响天基观测条件下空中复杂环境背景中弱目标光学探测的主要因素,包括场景杂波、探测系统的光谱辐射尺度、几何尺度等;然后对上述影响因素进行表征建模,建立目标的图像信噪比与影响要素之间的关系模型,即探测系统性能表征模型;最后以典型探测场景为例,通过研究目标在不同场景杂波及探测多尺度耦合特性下的信噪比变化规律,提出探测谱段优选及其与空间分辨率的匹配设计建议,可为我国天基探测系统设计、指标论证、信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.

摘要：论述了空间碎片探测的方式和特点。通过讨论天基光学探测系统的应用要求,确定了系统的技术指标,实现了对亮度不小于六等星目标的探测,目标定位精度可达3.5″。通过分析,在设计过程中有效控制了视场内强光源形成的杂光影响,实现可同时观测亮暗目标的性能。系统焦距82 mm,入瞳直径70 mm,视场10°×10°,在450~900 nm谱段范围,2 600~9 800 K色温范围内,0.85视场内像点能量质心偏差优于3μm,各色温之间质心偏差优于1μm,2×2像元内弥散斑能量集中度不大于75%,3×3像元内弥散斑能量集中度不小于90%。采用遮光罩和镜头结构消除杂光,通过仿真分析表明在太阳抑制角大于50°时,系统PST不高于10^(-8)量级,可以满足暗目标观测要求。

摘要：为解决天基特征光谱最佳探测波段的选择问题，以11种导弹尾焰在2．5～5μm处的光谱作为研究对象，综合考虑导弹距地面高度、大气传输、云层辐射、大气辐射等因素，设计出一种从多目标角度考虑的波段选择算法，以目标相对具有强辐射为原则，根据距地面高到低、波段从多到少的顺序进行选择，可通过设定阈值来控制所选波段个数，文中所选波段的中心波长分别为2．99、3．06、3．12、4．6、4．62μm。根据光谱图像拟合规则拟合出包含目标的特征光谱图像，从信噪比的角度对特征光谱图像和全波长图像进行分析，结果表明，当目标达到一定高度后，特征光谱图像的信噪比远大于全波长图像。

摘要：本文设计并完成了银河背景下碎片探测试验,数据分析表明,强的银河背景会降低探测器对暗弱碎片的探测能力,但对碎片的天文定位精度影响不大。本文验证了采用基于探测概率的极限探测星等方法表征探测器极限探测能力的合理性,以及基于仿真的方法增加数据完备度的可行性。本文的工作将为后续天基探测器的设计及探测试验的开展提供依据。

摘要：提出了一种基于约翰逊准则和最小可分辨对比度的天基光学成像探测效能评价方法,综合考虑了目标和背景对比度、大气传输、探测器和人眼等诸多因素,引入噪声等效对比度来衡量探测器噪声水平,以对比度受限和分辨率受限联合概率衡量探测效能,定量直观地评价天基光学成像系统的探测能力.采用航空影像和GF-2卫星影像开展验证实验,航空影像中汽车的识别概率为46%,飞机的确认概率为73%,NIIRS等级为4.23;GF-2卫星影像中卡车的识别概率为67%,小型船的发现概率为63%,NIIRS等级为4.53.本文方法计算的探测概率和人眼主观判断基本一致,与NIIRS基本符合,证明了方法的有效性,为遥感光学探测系统设计和效能评价奠定基础.

摘要：探测距离是衡量空间目标天基可见光相机探测、识别能力的一项重要指标。本文从辐射度学和光度学出发,通过对目标光度特性、天空背景特性、CCD噪声特性进行计算分析,建立了信噪比模型,信噪比模型是关于探测距离和成像像元个数的隐式。根据Johnson法则中成像像元个数与探测效果的对应关系,得出探测信噪比、探测距离与探测效果之间的关系。最后,以美国林肯实验室研制的传感器SBV为例,通过Matlab进行仿真计算。为天基光学探测的性能评估和传感器设计提供了一定的参考。