摘要：临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式,探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模:临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律,垂直分布与视线切线高度相关,水平方向可近似为正态分布,变异系数取值集中于[0.01,0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法,实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性,验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时,快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200,能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。

摘要：现有仿真设计软件功能还难以满足空天地一体化光电探测系统总体设计的需求,迫切需要开发一套光电探测场景仿真设计软件。通过对光电探测场景组成要素、探测链路与任务模式的分析,规划了仿真系统结构、功能与关键技术,设计了面向对象的数据结构属性方法与仿真计算流程,在VS2010+QT5.4环境下开发了光电探测场景仿真系统的基础版本。给出了美国STSS天基红外监视系统中段目标探测任务仿真实例计算结果和笔者团队的光电探测仿真技术主要应用成果。

摘要：针对天基观测复杂环境下空中弱小目标远程广域探测的需求立足于天基光学探测链路分析太阳光照、云层及地表等复杂背景环境与目标辐射的相互作用机理在此基础上提出影响天基目标光学特性的探测场景环境要素然后结合目标的可探测性表征分析在不同探测谱段情况下不同光照、地表背景类型及云层等复杂环境要素对目标可探测性的影响规律最后以某典型目标为例结合现有的目标特性认知与理论建模分析得出复杂环境要素的影响排序并根据目标信杂比随谱段的变化特性提出探测谱段的优选建议为我国隐身/反隐飞行器设计、探测系统设计及信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.

摘要：基于光波波动效应,采用光束传播法,设计了光程匹配波导、阵列波导光栅、相位调制器以及多模干涉耦合器等光子集成器件。在此基础上,对光子集成器件进行耦合特性分析与计算,设计了完整的光子集成芯片。通过对光子集成干涉系统各组成模块的分析、研究及优化,集成化设计了光子集成干涉探测系统电子样机。结果表明:设计的光子集成器件最小损耗为0.07 dB,光子集成芯片损耗为7.46 dB。光子集成干涉探测系统电子样机在等效口径为110 mm,系统高度口径比为1∶4时,具有视场角0.5°,100 km处空间分辨率5 m的技术指标。

摘要：光子集成干涉成像系统具有体积小、质量轻、能耗低、分辨率高的成像特性,有望取代传统大口径望远镜实现远距离探测。研究了光学干涉探测成像原理,建立了空间目标干涉图像复原模型。研究了微透镜阵列排布对成像质量的影响,提出了微透镜阵列设计方法。研究了光学相干基线匹配对空间目标频谱覆盖的影响,提出了能够高效覆盖高、中、低频谱的相干基线匹配方法。最后,比较了不同的微透镜阵列排布和干涉基线匹配方式下目标图像仿真复原效果。结果表明,所提微透镜阵列排布方式和干涉基线匹配方法能够提升空间目标频谱覆盖,提高目标图像复原质量。

摘要：提出一种基于主成分分析法的装调方案;对理想的离轴三反系统的灵敏度矩阵进行处理,以获得系统失调量对残余像差敏感度的权重值,通过去除敏感度低的调整量来制定合理的装调方案;基于逆向优化法的计算机辅助装调技术原理,进行模拟装调及装调方案的验证。结果表明:采用所制定的装调方案可使装调精度达到10^(-7)量级,调整量从11个减少到6个,装调难度降低,光机结构的稳定性得到提高。

摘要：系统性地采取严格控制光学元件加工装配精度、采用大质量高稳定性光机结构、运用精密热控等方法,是以往保证空间相机光学系统高性能成像质量的常规方法,但同时该策略的实施也给相机研制带来了较高的经济与资源代价。面对高性能空间光学相机低成本化的发展趋势,降低光学系统误差敏感度,在保证成像性能的同时降低实现成本,是需要面对与解决的课题。以某小型空间相机研制为背景,应用光学系统低误差敏感度设计方法(降敏设计方法),对相机焦距500 mm、相对孔径1∶5、视场角2ω=4°的同轴两镜折反射式光学系统进行了降敏设计。结果表明,基于降敏设计方法获得的光学系统不仅像差校正理论结果表现优异,调制传递函数接近衍射极限,同时,仿真显示其在误差干扰下光学系统鲁棒性好,为相机的快速低成本制造提供了保证。光学系统降敏设计方法对高性能小型空间载荷的设计与低成本快速研制具有重要的应用价值。

摘要：针对栅格算法易受邻域星点影响导致误匹配的问题,提出了一种结合角距特征的改进栅格星图识别算法。首先介绍了改进栅格算法的原理,其次设计了融合栅格识别模式和星角距识别模式的算法实现流程,最后开展了基于不同视角下的大视场仿真星图的算法试验验证和性能分析。结果表明,由于角距特征具有旋转不变性和不易受观测星邻域星点分布影响等特点,结合角距特征对失效观测星进行再匹配的改进栅格算法,在兼顾存储量需求小、运行速度快等优势的同时,识别率和鲁棒性也得到了提升,最高识别率可达98.88%,在位置噪声干扰以及缺失星干扰下,改进算法的识别率仍可保持在95%,说明算法鲁棒性强,具有较好的应用前景。

摘要：为了识别空间目标与气球诱饵,提出了基于光谱角时序不变性的红外目标识别方法。通过分析证实了空间目标与气球诱饵在温度时变特性上存在差异。为了反映目标测量功率温度时变本质,消除传感器与目标距离以及等效投影面积的时变耦合对测量功率的影响,提出了利用时序光谱角作为光谱向量的时序变化量度。该量度能够刻画光谱曲线的时序变化,反演物体温度时变特性,可以作为温度时变特性不同的目标和诱饵之间聚类识别的有效判据。仿真结果表明:该方法能够有效识别空间目标与气球诱饵;通过融合时序光谱特征,为空间目标识别提供了一种新的机制。