一、天基雷达观测空间碎片的研究现状及关键技术分析（论文文献综述）
贾真[1]（2020）在《基于视觉的空间碎片监测关键技术研究》文中认为随着航天技术的快速发展,人类对空间环境的探索日益频繁,空间环境已经成为各国竞相争夺的前沿阵地。为了保障航天器的正常运行,必须要加强对空间环境的感知与监测,基于视觉的空间碎片监测系统是必不可少的关键举措。本文针对空间背景中碎片的探测和跟踪问题开展相应的研究,重点就复杂空间图像的预处理、运动背景下的碎片检测与识别、碎片质心提取及轨迹跟踪等关键技术进行了研究。首先,为了去除空间图像中的复杂泊松噪声,考虑到马尔科夫专家场能够准确描述自然图像先验概率,引入了马尔科夫专家场模型作为先验项,建立了基于贝叶斯最大后验概率的泊松去噪模型。与传统方法相比,本文所提出的算法在信噪比上至少提升了0.18d B。为了消除空间背景中存在的杂散光,从分类分割入手,提出了基于EM（Expectation Maximization）分割的图像杂散光消除算法。通过EM算法迭代求解混合高斯模型的最优参数,实现了图像像素标记,分离了杂光中的目标。通过对比实验验证,本文提出的方法能够在杂光环境下实现对目标的有效检测,有着极低的漏检率。其次,在空间背景变化的场景下,由于存在混合高斯背景建模将长期处于视野中央的碎片建模为背景的缺陷,提出了改进的基于波门跟踪的混合高斯背景建模碎片检测算法,在波门区域内根据灰度检测中心目标。通过实验验证,本文的方法改善了传统混合高斯背景建模的缺点,能够实现中心目标的实时检测。由于检测出的目标中存在有碎片与恒星,两者的几何特征极为相似,为了识别出其中的碎片目标,分析了恒星与碎片的运动差异,提出了基于异动特征的碎片识别算法。测试结果表明,本文的算法能够实现对碎片和恒星的有效识别。最后,结合碎片成像模型,采用了加权质心法定位碎片质心坐标。并针对产生smear效应的场景,提出了交叉投影法进行碎片本体定位后提取质心坐标的方法,提高了碎片质心定位的精度。为了获取碎片运行轨迹,采用了基于代价矩阵和卡尔曼滤波的多目标跟踪算法进行多目标轨迹关联。并设计了空间碎片监测系统的工作模式,搭建了系统软件模块并进行了仿真验证。实验结果表明,本文设计的系统能够实现对空间碎片的实时检测与跟踪。
朱嘉伟[2]（2018）在《空间碎片环境对高精度航天器指向及定位性能的影响研究》文中认为随着人类航天活动的日益增多,产生了大量的空间碎片,严重污染了空间环境。近年来由于深空探测、地面观测及航天器编队飞行等相关研究的不断开展,对于执行任务的高精度航天器的指向精度与位置精度要求越来越高。空间碎片撞击高精度航天器后对其指向性能和定位性能的影响变得不容忽略。本文根据这种需求,建立了空间碎片撞击航天器的动力学模型,并对空间碎片撞击高精度航天器的过程进行分析,最终通过蒙特卡洛模拟试验获得了空间碎片撞击对航天器指向及定位性能影响的统计规律。本文首先依据航天器姿态运动学与动力学的知识得到了航天器的姿态运动学和动力学模型,并以此为基础建立了空间碎片撞击航天器的动力学模型,设计并给出了航天器指向性能和定位性能的相关评价指标。其次,以哈勃望远镜为例,给出哈勃的轨道根数以及简化几何模型,通过SDEEM软件给出哈勃所处轨道的空间碎片环境数据,运用控制变量法研究空间碎片撞击航天器时,碎片尺寸、撞击方位角和撞击位置对航天器定位性能的影响特性。结果表明碎片尺寸对漂移距离及速度增量大小的影响最大,撞击位置对漂移距离及速度增量方向的影响明显;碎片撞击方位角在-5°到5°范围内时,航天器被撞击后的漂移距离及速度增量最大,碎片撞击方位角在±140°附近时,航天器被撞击后的漂移距离及速度增量最小。再次,基于Z-buffer算法对哈勃望远镜几何模型进行消隐分析,通过随机模拟的方法生成撞击参数与撞击时间,仿真分析空间碎片撞击对哈勃指向性能和定位性能的累积影响。结果表明空间碎片撞击一天造成的哈勃观测轴指向方位角累积误差主要分布在-50角秒到50角秒之间,在0角秒到10角秒的概率最大,指向俯仰角累积误差主要分布在-100角秒到100角秒之间,在-10角秒到0角秒的概率最大。航天器观测轴指向变化率主要处于1*10-11rad/s和1*10-7rad/s之间,在1*10-9rad/s左右的概率最大。漂移距离大小主要分布10-5m到10-2m之间,在10-4m左右的概率最大;速度增量大小主要处于10-9m/s到10-6m/s之间,在10-8m/s左右的概率最大。最后基于射线法对哈勃望远镜几何模型进行消隐分析,通过随机模拟方法生成撞击参数与撞击时间,利用蒙特卡洛数值模拟方法获得空间碎片撞击对哈勃指向及定位性能累积影响的统计规律,通过两个消隐算法所得结果的互相比较,进一步验证了所得统计规律的正确性。本文所取得的研究成果,为进一步提高我国高精度航天器的指向及定位性能提供参考,对高精度航天器姿态稳定与位置稳定控制有一定指导意义,具有一定的工程应用价值。
庞树霞[3]（2018）在《基于光度与偏振信息的天基空间碎片探测方法研究》文中研究指明随着人类航天活动的逐年增加,空间碎片也逐年增多,空间碎片的存在严重影响航天活动的安全。为了确保航天器的安全运行,需要对空间碎片进行探测与跟踪,并进行定轨预报、识别编目和侦查分析等,在此基础上实施轨道机动规避,保证航天器不受碰撞。另外,为了确保空间安全,也会采用离轨、回收、烧毁等措施对已有空间碎片进行清除。故而对空间碎片的探测尤为重要。以往地基雷达观测范围有限,境外设站在地理和政治上有诸多不便;地基望远镜有大气干扰,无法全天时全天候观测。本文以空间碎片的天基探测技术立题,研究了基于光度与偏振信息的天基空间碎片探测方法。论文的主要工作如下:1.对小尺寸空间碎片探测技术进行了研究,提出了基于光度与偏振信息的天基空间碎片探测方案。当观测平台距离空间碎片较远（100km左右）时,10cm空间碎片近似于点目标,可进行光度探测,当相位角在0°到90°之间变化时,碎片所对应的等效视星等值在6.9到8.2之间;当观测距离小于20km时,点目标逐渐呈现出体目标特征,通过偏振探测通道进行成像观测,可进一步获得碎片的表面粗糙度、纹理、轮廓等几何与物理特性。2.针对尺寸约10cm（探测距离约为100km）空间碎片的光度探测及30cm（探测距离约为20km）的空间碎片的偏振成像,分别论证了光学技术指标。并对共口径双通道光学系统进行了结构选型及优化设计,进行了成像质量评价和公差分析,验证了该方案的可行性。3.对6种典型空间目标表面材料和1种卫星帆板模型（电镀深蓝色油漆）进行了偏振光谱成像实验,获得了典型目标偏振特性数据,可为空间碎片材质的识别提供支撑。与强度图像相比,偏振图像能够增强图像的细节和纹理表现能力,其中偏振角图像效果更明显;实验中,黄色聚酯薄膜的偏振度在各个波段普遍高于其他材料,尤其在850.8nm处,远高于同一波长处其它材料的偏振度,利用这一特点,可以将黄色聚酯薄膜与其它6种材料区分开来。
吕婧[4]（2017）在《天基噪声雷达空间高速目标探测研究》文中认为随着航天技术的发展,航天在政治、军事、经济等领域的战略地位日益提高,空间目标探测技术也越来越受到各国的重视。空间目标观测雷达可分为地基和天基两种形式。和前者相比,天基目标观测雷达不受大气衰减和电离闪烁等因素的影响,可工作于较高的信号频率,易于实现对小尺度空间目标的观测,并在较高轨道目标观测方面具有优势。噪声雷达由于发射信号无周期,具有理想的图钉型模糊函数,可避免周期性距离模糊,从原理上就非常适合在轨探测远距离高速目标。然而空间目标极高的运动速度使得常规匹配滤波算法性能严重恶化,而对于噪声雷达的运动补偿需要结合噪声雷达的特点来开展研究。本文围绕天基噪声雷达空间高速目标探测的相关问题展开研究,主要工作和创新点包括:1、首先研究了空间目标与天球坐标系（地心惯性坐标系）的位置关系及坐标转换。通过分析雷达坐标系、卫星坐标系、天球坐标系三者之间的关系,推导了空间目标的位置和速度从雷达坐标系到天球坐标系的转换。然后系统地对高速目标回波信号进行了模型分类研究,以噪声调频连续波（Noise Frequency Modulated Continuous Wave,NFMCW）为例对回波模型进行了具体分析,给出了 NFMCW雷达的适用条件。针对随机噪声信号的特点提出采用插值法构建高速目标回波信号。从天基雷达发射波形角度分析,仿真并比较了线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW）和NFMCW雷达探测远距离高速目标的性能,表明NFMCW雷达在天基探测高速目标方面具有一定的优势。2、通过对噪声调相连续波雷达（Noise Phase Modulated Continuous Wave Radar,NPMCWR）和噪声调频连续波雷达（Noise Frequency Modulated Continuous Wave Radar,NFMCWR）脉压输出主旁瓣统计规律的研究,推导了噪声调相和噪声调频连续波雷达脉压输出的统计主瓣均方旁瓣比（Statistical Mainlobe to Mean Square Sidelobe Ratio,SMMSSR）和统计主瓣峰值旁瓣比（Statistical Mainlobe to Peak Sidelobe Ratio,SMPSR）的数学表达式,为定量分析NPMCWR和NFMCWR脉压输出主旁瓣比与脉压长度、多普勒频率、带宽等参数的关系提供了理论依据。数学表达式的计算结果与蒙特卡罗（Monte-Carlo,MC）仿真结果很好地吻合,验证了推导结论的正确性。3、对天基噪声雷达空间高速目标“时域相关法”跨距离门相参积累进行了研究,提出了采用单频信号测速生成NFMCW“匹配参考信号”进行时域相关,同时结合单频信号回波与NFMCW回波的共轭处理实现跨距离门相参积累的检测方法,可以大幅度提高距离主旁瓣比。对于多个目标采用基于此方法结合FFT-IFFT法对各目标从大到小依次“Clean”以提高检测目标动态范围的方法。并通过仿真实验证明了上述方法的有效性。4、对天基噪声雷达空间高速目标“频域相关法”跨距离门相参积累进行了研究。讨论了一种快速离散时间尺度变换方法在keystone变换中的应用,针对随机噪声信号非周期的特点,提出采用回波信号等间隔重叠分段法进行二维频域相关处理,结合快速算法实现的keystone变换进行距离徙动校正,能够实现高效的高速目标长时间相参积累,无需先验知识,能同时处理多目标场景。以NFMCW雷达为例,详细推导了处理过程,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。5、对天基噪声雷达空间高速目标短时间相参积累进行了研究。提出了采用波形分集和频率分集的多载波技术,并基于“时域相关法”和“频域相关法”进行NFMCW雷达回波短时间相参积累的信号统计处理方法,有效提高了系统输出的主旁瓣比,同时可避免“三跨”现象。最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。
王晓海[5]（2016）在《空间碎片及探测防护与减缓清除技术发展》文中研究表明文章从概念、来源、分类、危害四个方面简单介绍了空间碎片相关基本知识,阐述了空间碎片的探测防护、监视检测技术,重点研究探讨了空间碎片的减缓与清除的有关政策和技术,最后介绍了国外若干空间碎片清除计划。
刘志凌[6]（2014）在《天基SAR抗干扰与空间目标精确成像方法研究》文中提出天基监视雷达是陆-海-空-天一体化战略预警监视系统的重要组成部分,基于合成孔径雷达（SAR）成像、逆合成孔径雷达（ISAR）成像以及动目标显示等多种技术手段和工作模式,同时具备监视地面、海面目标以及空间目标的能力。天基监视雷达搭载的观测平台运行于外部空间轨道,可以通过观测高度的提升突破地球曲率的影响,同时凭借其较强的抗摧毁能力自由进出敌方控制区域,实现对全球任何热点地区的连续监视并提供充足的战略防御监视时间,因而具备全天时、全天候和全球覆盖等优点,可有效弥补地基、海基和机载监视雷达的局限性和不足,在军事和民用领域均得到了广泛应用。天基监视雷达系统可分为对地监视模式和空间监视模式。对地监视模式中,天基监视雷达指向区域的电磁环境相对较为复杂,包含非蓄意干扰和电子对抗中人为施放的各种窄带干扰和宽带干扰,由于天基监视雷达发射信号的宽带特性,使得对地监视模式极易受到各类干扰源辐射信号的影响;空间监视模式中,由于星载雷达发射功率孔径积受限,且观测空间目标的作用距离往往较远（几百公里几千公里）,使得星载ISAR成像系统的回波信噪比降低,导致包络对齐结果中出现明显的突跳误差和积累误差,并最终影响ISAR成像质量,为后续的图像判读及目标识别带来障碍。本论文紧密围绕天基监视雷达系统对地监视模式和空间监视模式对各类目标实施监视过程中的实际问题,针对复杂电磁环境下的SAR干扰抑制及低信噪比条件下的ISAR包络对齐方法等关键技术进行深入研究。主要工作和贡献为:1、对天基监视雷达涉及的工作模式进行了介绍,分析了各类工作模式的特点;以条带模式正侧视情况为例,分析了对地监视模式的回波信号基本模型;研究了天基监视雷达系统对地监视模式可能面临的干扰类型及其信号形式和基本特点;结合天基监视雷达的特点和任务要求,给出空间监视模式工作模式总体方案设想;以直线运动模型为例,给出空间监视模式的回波信号基本模型,并结合散射点斜距方程展开式详细分析了天基ISAR面临的主要问题及其产生原因。2、基于时变窄带干扰信号模型,在充分考虑窄带干扰信号时变特性的基础上对时变窄带干扰抑制问题展开深入研究,针对时变窄带干扰条件下传统窄带干扰抑制方法性能下降问题,提出一种基于迭代自适应方法的时变窄带干扰抑制方法。该方法无需进行参数搜索和模型定阶,可以利用少量训练样本自适应迭代估计窄带干扰信号频谱,并采用子空间投影方法对干扰信号进行滤除。仿真结果表明所提方法能够有效抑制窄带干扰,并复原被遮盖有用信号、重现SAR图像细节信息,从而大幅改善时变窄带干扰影响下的SAR成像质量,具有良好的干扰抑制性能。3、基于天基监视雷达宽带非蓄意干扰的时频聚集性,针对传统时频滤波方法频率分辨率受限所导致的宽带干扰抑制性能下降问题,提出一种SAR宽带非蓄意干扰抑制方法。该方法无需进行参数搜索和模型定阶,可以在短时傅里叶变换分析窗函数对应的小时宽范围内,利用少量观测数据自适应迭代估计宽带干扰信号瞬时频率,并采用子空间投影方法对干扰信号进行滤除,同时,还可获得高分辨率且无交叉项的线性时频分析结果。仿真分析表明所提方法能够有效抑制宽带干扰且有用信号损失较小,可以大幅改善宽带干扰影响下的SAR成像质量,具有良好的干扰抑制性能。4、针对低信噪比条件下传统包络对齐算法性能下降问题,提出基于迭代加权最小二乘拟合的ISAR包络对齐方法（Iterative Cleaning and Weighted Least Squares,ICWLS）。该方法利用目标的平稳运动特性,对目标走动量和加权矩阵采用迭代交替更新方式,在估计出目标运动参数的基础上实现包络对齐。上述方法基于数据惩罚构造加权矩阵且采用对角形式,可显着提高包络对齐精度,但加权矩阵的估计尚未达到统计最优。因此考虑根据包络对齐误差统计参数构造最优加权矩阵并进行迭代更新,提出一种迭代的最优加权拟合包络对齐方法（Iterative Optimized Weighted Fitting,IOWF）,以期进一步优化ICWLS方法包络对齐性能。仿真结果表明所提方法能有效抑制突跳误差的传播和缓解积累误差所导致的参数估计精度下降问题,具有良好的包络对齐性能。
戚均恺[7]（2013）在《国外空间碎片探测综述》文中认为空间碎片对航天活动的影响日益增大,已越来越引起人们的关注。本文中,我们研究了空间碎片的定义与分类,总结了空间碎片的防护手段,在充分调研目前主要的两种空间碎片探测手段国外发展现状的基础上分析了其的优缺点。
李雁斌,江利中,黄勇[8]（2012）在《天基目标探测与监视系统发展研究》文中进行了进一步梳理天基目标探测与监视系统在空间资源开发、空间攻防以及重大民用领域中具有关键作用。通过分析国内外天基空间目标监视的现状及动态,讨论了空间目标探测领域所涉及到的各种关键技术及相应的需求方向,为发展天基空间目标监视系统提供了有益参考。
刘春波,赵少博,韩香娥[9]（2012）在《危险空间碎片的天基激光雷达探测》文中研究指明小尺度危险空间碎片（厘米量级）是空间碎片监测的难点之一。针对厘米级空间碎片的探测需求,提出了一种基于天基激光雷达的主动探测新方案。该方案对激光强度进行宽带射频调制,并采用光学相干零差检测方式,通过chirp强度调制信号来获取空间碎片的距离和速度信息,在提高接收信噪比的同时简化了系统结构。首先简要介绍了该激光雷达的系统组成和工作原理,分析研究了系统在不同条件下的探测性能,并与传统直接检测激光雷达的探测性能进行了对比。理论分析和仿真结果表明,该探测方案是可行和有效的,对空间碎片的有效探测距离可达50 km以上。
张伟[10]（2011）在《空间目标探测与识别方法研究》文中研究说明随着人类对空间技术开发利用的规模不断扩大,空间日益成为维护国家安全的“战略高地”,空间产业也逐渐成为促进国民经济发展的重要支柱。其中,空间目标的探测、识别与跟踪技术的发展显得尤其活跃。空间目标探测与识别系统的主要任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪,确定可能对航天系统构成威胁的空间物体的任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性,对目标特性数据进行归类和分发。空间目标主要指卫星,包括工作的卫星和不工作的卫星,同时也包括空间碎片,如进入空间轨道的助推火箭、保护罩和其他物体,还包括进入地球外层空间的各种宇宙飞行物,如彗星和小行星。传统的空间目标探测多采用地基光学望远镜、雷达探测器和无线电信号探测器组成的监视网,对空间目标进行探测和跟踪。这种探测方式的优点是技术较成熟、投资成本低,能够对空间目标进行有效地搜索和跟踪,但也容易受到气象、地理位置和时间的限制,使得小目标以及目标细节的观测受到影响。为了克服地基空间目标探测系统的各种缺点,各航天大国开展了天基空间目标探测技术的开发和应用。天基空间目标探测通过将各种探测器送入太空环境的方式对空间目标进行探测。该探测方式克服了地基空间目标探测的缺点,可以避免大气对观测效果的影响,同时也避免了地理位置和时间的限制,能够得到更好的探测结果。目前,天基空间目标探测有多种探测方式,这些探测方式都有各自的优缺点,单个探测器或单种探测方式所获得的单一信息已经难以达到探测要求。为了克服在天基空间目标探测中使用单个传感器或单种探测方式的缺陷,本论文在全面总结国内外天基空间目标探测与识别领域发展现状的基础上,进行了天基空间目标探测与识别的多载荷融合技术研究。首先,针对太空环境的特殊背景以及单载荷探测的局限性,提出了基于红外和可见光的天基空间目标多载荷融合方案,分解了方案中的关键技术,并对部分关键技术进行了研究。然后,在此基础上开展了可见光和红外两类观测载荷的多载荷图像处理与识别技术研究,针对远距离、近距离两个典型的阶段,分别提出了天基空间目标探测的多载荷融合技术与方法；采用了双目测距法对近距离目标进行定位技术研究；最后,搭建了功能验证平台对所提出的多载荷融合技术进行仿真与验证。该平台已经具备了实验演示和拓展的技术基础和要求,为天基空间目标探测与识别多载荷融合技术的进一步研究奠定基础。
二、天基雷达观测空间碎片的研究现状及关键技术分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、天基雷达观测空间碎片的研究现状及关键技术分析（论文提纲范文）
（1）基于视觉的空间碎片监测关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 地基空间目标光电探测系统 |
| 1.2.2 天基空间目标雷达探测系统 |
| 1.2.3 天基空间目标光电探测系统 |
| 1.2.4 国内研究现状 |
| 1.2.5 空间碎片监测技术 |
| 1.3 技术难点 |
| 1.4 论文的主要工作和结构安排 |
| 1.4.1 论文主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第二章 空间碎片图像预处理 |
| 2.1 空间成像环境介绍 |
| 2.1.1 空间噪声分析 |
| 2.1.2 空间杂光分析 |
| 2.2 常用去噪算法介绍 |
| 2.3 基于马尔科夫专家场的泊松图像去噪方法 |
| 2.3.1 最大后验概率 |
| 2.3.2 马尔科夫专家场 |
| 2.3.3 基于FoE的去噪问题建模及求解 |
| 2.3.4 实验结果 |
| 2.4 基于EM分割的图像杂散光消除算法 |
| 2.4.1 EM算法 |
| 2.4.2 基于混合高斯模型的EM分割 |
| 2.4.3 实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空间碎片检测及识别技术研究 |
| 3.1 基于帧差法的空间碎片检测 |
| 3.1.1 帧差法的基本原理 |
| 3.1.2 帧差法的实现 |
| 3.1.3 帧差法检测结果 |
| 3.2 基于混合高斯背景建模的空间碎片检测 |
| 3.2.1 混合高斯模型 |
| 3.2.2 混合高斯背景建模过程 |
| 3.2.3 混合高斯背景建模碎片检测结果 |
| 3.3 基于波门跟踪的混合高斯背景建模碎片检测 |
| 3.3.1 波门跟踪设置 |
| 3.3.2 基于波门跟踪的混合高斯背景建模检测结果 |
| 3.4 基于相邻帧间异动特征的恒星背景去除 |
| 3.4.1 异动特征的建立 |
| 3.4.2 恒星背景去除结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 空间碎片定位及跟踪技术研究 |
| 4.1 基于加权质心法的亚像素碎片质心定位 |
| 4.1.1 亚像素质心定位方法 |
| 4.1.2 碎片质心定位结果 |
| 4.2 带有smear效应的碎片质心定位 |
| 4.2.1 smear效应 |
| 4.2.2 交叉投影法定位smear目标 |
| 4.3 基于卡尔曼滤波器和代价矩阵的多目标跟踪方法 |
| 4.3.1 卡尔曼滤波器 |
| 4.3.2 卡尔曼滤波跟踪模型 |
| 4.3.3 基于代价矩阵的多目标运行轨迹构建方法 |
| 4.3.4 空间碎片跟踪结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 空间碎片监测系统算法仿真验证 |
| 5.1 空间碎片监测系统工作模式 |
| 5.2 空间碎片监测系统算法流程 |
| 5.3 空间碎片监测系统验证 |
| 5.3.1 恒星跟踪模式验证结果 |
| 5.3.2 目标跟踪模式验证结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（2）空间碎片环境对高精度航天器指向及定位性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 空间碎片环境简述 |
| 1.1.2 空间碎片的威胁 |
| 1.1.3 高精度航天器简介 |
| 1.1.4 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究进展及分析 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.2.3 国内外文献综述的简析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 动力学建模及相关理论知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间碎片环境工程模型 |
| 2.3 航天器姿态运动理论 |
| 2.3.1 坐标系的定义及转换 |
| 2.3.2 航天器姿态运动学模型 |
| 2.3.3 航天器姿态动力学模型 |
| 2.4 蒙特卡洛方法 |
| 2.5 高精度航天器指向及定位性能的评价指标 |
| 2.6 空间碎片撞击航天器动力学建模 |
| 2.6.1 简化模型 |
| 2.6.2 模型的建立 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 典型空间碎片撞击对航天器定位性能影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 哈勃望远镜简化几何模型及空间碎片环境 |
| 3.2.1 哈勃望远镜几何模型简化 |
| 3.2.2 哈勃望远镜所处轨道的空间碎片环境 |
| 3.3 典型空间碎片撞击对哈勃定位性能的影响 |
| 3.3.1 算例的选取 |
| 3.3.2 碎片尺寸对定位性能影响 |
| 3.3.3 撞击方位角对定位性能影响 |
| 3.3.4 撞击位置对定位性能影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于Z-BUFFER研究空间碎片撞击对航天器指向及定位性能影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Z-buffer算法 |
| 4.3 撞击过程分析 |
| 4.3.1 随机生成空间碎片各项参数 |
| 4.3.2 随机生成撞击时间间隔 |
| 4.3.3 撞击动量在不同坐标系间的转换 |
| 4.4 空间碎片撞击对哈勃定位性能的累积影响 |
| 4.5 空间碎片撞击对哈勃指向性能的累积影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于射线法研究空间碎片撞击对航天器指向及定位性能影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 射线跟踪法 |
| 5.3 空间碎片撞击对哈勃定位性能的累积影响 |
| 5.4 空间碎片撞击对哈勃指向性能的累积影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）基于光度与偏振信息的天基空间碎片探测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空间碎片概况 |
| 1.2.1 空间碎片的数量和大小 |
| 1.2.2 空间碎片的分布 |
| 1.2.3 空间碎片的危害 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 偏振成像系统及其原理 |
| 2.1 光波的偏振态及其描述 |
| 2.1.1 Stokes 矢量和 Mueller 矩阵 |
| 2.1.2 基于 Stokes 矢量探测的方法 |
| 2.1.3 偏振度和偏振角 |
| 2.2 偏振成像系统分类 |
| 2.2.1 分时偏振成像系统 |
| 2.2.2 同时偏振成像系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 空间碎片探测双通道光学指标论证 |
| 3.1 双通道天基空间碎片探测方案 |
| 3.2 光学系统结构选型 |
| 3.2.1 光度探测通道结构选型 |
| 3.2.2 偏振探测通道结构选型 |
| 3.3 光度探测性能参数确定 |
| 3.3.1 探测器及工作谱段的选择 |
| 3.3.2 探测能力分析 |
| 3.3.3 焦距和视场 |
| 3.4 偏振探测性能参数确定 |
| 3.4.1 探测器选择 |
| 3.4.2 焦距和视场 |
| 3.4.3 能量和信噪比计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双通道光学系统优化设计与像质评价 |
| 4.1 光度探测通道光学系统设计 |
| 4.1.1 光学系统初始结构确定 |
| 4.1.2 光学系统优化设计 |
| 4.1.3 光学系统像质评价 |
| 4.1.4 光学系统公差分析 |
| 4.2 偏振探测通道光学系统设计 |
| 4.2.1 光学系统初始结构确定 |
| 4.2.2 光学系统优化设计 |
| 4.2.3 光学系统像质评价 |
| 4.2.4 光学系统公差分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 空间目标材料偏振特性实验与结果分析 |
| 5.1 偏振特性实验装置与材料 |
| 5.2 偏振成像实验测量步骤 |
| 5.3 数据处理与实验结果分析 |
| 5.3.1 不同材质偏振图像比较 |
| 5.3.2 不同材质偏振特性比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）天基噪声雷达空间高速目标探测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写与中英文对照 |
| 通用符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态和发展概况 |
| 1.2.1 空间目标雷达观测系统的研究动态和发展概况 |
| 1.2.2 随机噪声雷达的研究动态和发展概况 |
| 1.2.3 高速目标处理算法的研究动态和发展概况 |
| 1.3 论文的主要工作及组织结构 |
| 2 天基雷达空间目标探测系统分析和回波建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间目标与天球坐标系的位置关系及坐标转换 |
| 2.2.1 天球坐标系 |
| 2.2.2 卫星运行轨道参数及模型 |
| 2.2.3 卫星在天球坐标系中的位置 |
| 2.2.4 空间目标的坐标转换 |
| 2.3 高速目标回波信号模型 |
| 2.3.1 全时间三种回波模型 |
| 2.3.2 二维时间三种回波模型 |
| 2.4 随机噪声雷达回波模型及构建 |
| 2.4.1 NFMCW雷达回波模型及适用条件 |
| 2.4.2 NFMCW的高速目标回波构建 |
| 2.5 线性调频和噪声调频天基雷达性能比较 |
| 2.5.1 LFMCW雷达目标探测 |
| 2.5.2 NFMCW雷达目标探测 |
| 2.5.3 仿真和性能比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 随机噪声雷达性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NPMCWR相关输出主旁瓣比 |
| 3.2.1 NPMCWR回波信号模型 |
| 3.2.2 NPMCWR脉压处理 |
| 3.2.3 统计主瓣均方旁瓣比 |
| 3.2.4 统计主瓣峰值旁瓣比 |
| 3.2.5 仿真及结果分析 |
| 3.3 NPMCW模糊函数 |
| 3.3.1 NPMCW模糊函数推导 |
| 3.3.2 NPMCW模糊函数仿真 |
| 3.4 NFMCWR相关输出主旁瓣比 |
| 3.4.1 NFMCWR回波信号模型 |
| 3.4.2 统计主瓣均方旁瓣比 |
| 3.4.3 统计主瓣峰值旁瓣比 |
| 3.4.4 仿真及结果分析 |
| 3.5 NFMCW模糊函数 |
| 3.5.1 NFMCW模糊函数推导 |
| 3.5.2 NFMCW模糊函数仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于时域处理的天基噪声雷达空间高速目标探测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 噪声调频复合单频连续波雷达空间高速目标探测 |
| 4.2.1 传统的目标检测原理 |
| 4.2.2 “匹配参考”跨距离门相参积累及共轭处理 |
| 4.2.3 多目标“CLEAN”检测法 |
| 4.3 噪声调频脉冲雷达空间高速目标探测 |
| 4.3.1 传统的目标检测原理 |
| 4.3.2 多通道“匹配参考”跨距离门相参积累 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于频域处理的天基噪声雷达空间高速目标探测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 keystone变换快速实现算法 |
| 5.2.1 keystone变换原理 |
| 5.2.2 常用keystone变换实现方法 |
| 5.2.3 一种免插值keystone变换快速实现算法 |
| 5.2.4 运算复杂度分析 |
| 5.2.5 仿真及结果分析 |
| 5.2.6 在确定性信号雷达中的应用 |
| 5.3 基于快速keystone变换的NFMCWR高速目标探测 |
| 5.3.1 回波信号模型 |
| 5.3.2 等间隔重叠分段法及频域相关处理 |
| 5.3.3 免插值keystone变换校正距离徙动 |
| 5.3.4 运算复杂度分析 |
| 5.3.5 仿真及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 短时间相参积累的天基噪声雷达空间高速目标探测 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于波形和频率分集的NFMCW雷达统计处理 |
| 6.2.1 基于多载波的NFMCW雷达统计处理 |
| 6.2.2 频域相关法NFMCW雷达统计处理 |
| 6.2.3 仿真及结果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）空间碎片及探测防护与减缓清除技术发展（论文提纲范文）
| 1. 空间碎片 |
| 1.1 空间碎片的概念[2] |
| 1.2 空间碎片的来源[2] |
| 1.3 空间碎片的分类[7] |
| 1.4 空间碎片的危害[10] |
| 2. 空间碎片探测技术[6] |
| 2.1 空间碎片的地基探测 |
| 2.2 空间碎片的天基探测 |
| 3. 空间碎片监视发展[4] |
| 3.1 多平台空间碎片监测 |
| 3.2 光学弱目标检测技术 |
| 3.3 多个传感器联合处理 |
| 3.4 碎片尺寸反演技术 |
| 4. 空间碎片防护技术[1]、[11] |
| 5 空间碎片减缓政策[6] |
| 6 空间碎片减缓技术[3] |
| 6.1 缩短在轨寿命 |
| 6.2 弃置轨道 |
| 6.3 防止产生碎渣 |
| 6.4 钝化 |
| 6.5 主动移除 |
| 7 空间碎片清除技术[7] |
| 7.1 空间拖船追赶抓捕移除技术 |
| 7.2 电动力绳索移除技术 |
| 7.3 膨胀降轨移除技术 |
| 7.4 太阳帆移除技术 |
| 7.5 液/气体、微粒云雾、离子束移除技术 |
| 7.6 激光主动移除技术 |
| 8 空间碎片清除计划[5] |
| 8.1 美国的电动碎片清除器 |
| 8.2 日本的微型清除器 |
| 8.3 德国的制动火箭星 |
| 8.4 瑞士的太空清理星 |
| 8.5 法国的碎片清除器 |
| 8.6 英国的“立方帆”清除器 |
| 8.7 欧空局空间碎片清除计划 |
（6）天基SAR抗干扰与空间目标精确成像方法研究（论文提纲范文）
| 作者简介 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 天基监视系统发展现状 |
| 1.3 SAR干扰抑制研究历史与现状 |
| 1.4 ISAR包络对齐研究历史与现状 |
| 1.5 论文的内容和安排 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 天基监视雷达工作模式分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 对地监视模式 |
| 2.2.1 工作模式 |
| 2.2.2 信号模型 |
| 2.2.3 对地监视模式干扰分析 |
| 2.3 空间监视模式 |
| 2.3.1 工作模式 |
| 2.3.2 信号模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 时变窄带干扰抑制方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 时变窄带信号模型 |
| 3.3 传统窄带干扰抑制途径 |
| 3.3.1 参数化窄带干扰抑制技术 |
| 3.3.2 非参数化窄带干扰抑制技术 |
| 3.4 迭代自适应时变窄带干扰抑制方法 |
| 3.4.1 含干扰脉冲的识别和观测数据矩阵的构造 |
| 3.4.2 迭代自适应时变窄带干扰抑制方法 |
| 3.4.3 仿真实验和实测数据处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 宽带干扰抑制方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统宽带干扰抑制途径 |
| 4.2.1 参数化宽带干扰抑制技术 |
| 4.2.2 非参数化宽带干扰抑制技术 |
| 4.3 基于IAA的高分辨线性时频分析方法 |
| 4.3.1 高分辨线性时频分析 |
| 4.3.2 仿真分析 |
| 4.4 基于高分辨线性时频分析的宽带干扰抑制 |
| 4.4.1 基于高分辨线性时频分析的宽带干扰抑制方法 |
| 4.4.2 仿真实验和实测数据处理 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 低信噪比下天基ISAR包络对齐方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 信号模型 |
| 5.3 基于迭代加权拟合的ISAR包络对齐方法 |
| 5.3.1 算法描述 |
| 5.3.2 计算量分析 |
| 5.3.3 仿真实验和实测数据处理 |
| 5.4 基于最优加权拟合的ISAR包络对齐方法 |
| 5.4.1 算法描述 |
| 5.4.2 计算量分析 |
| 5.4.3 仿真实验和实测数据处理 |
| 5.5 本章小结 |
| 5.6 附录 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 结束语 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（8）天基目标探测与监视系统发展研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 需求分析 |
| 1.1 目标监视 |
| 1.2 自主交会 |
| 1.3 防撞预警 |
| 1.4 深空探测 |
| 1.5 编队飞行 |
| 1.6 在轨服务 |
| 2 国内外发展现状及趋势 |
| 2.1 国内外现状 |
| 2.1.1 目标监视 |
| 2.1.2 自主交会 |
| 2.1.3 防撞预警 |
| 2.1.4 深空探测 |
| 2.1.5 编队飞行 |
| 2.1.6 在轨服务 |
| 2.2 发展趋势 |
| 3 结论 |
（9）危险空间碎片的天基激光雷达探测（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 激光雷达系统组成与功能描述 |
| 2 工作原理 |
| 3 系统探测性能分析 |
| 3.1 信噪比 |
| 3.2 最大可探测距离 |
| 3.3 探测概率 |
| 4 计算机仿真 |
| 4.1 最大可探测距离 |
| 4.2 探测概率 |
| 5 结论 |
（10）空间目标探测与识别方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.3 国内外发展现状与趋势 |
| 1.3.1 天基空间目标光电探测技术研究概况 |
| 1.3.2 天基空间目标雷达探测技术研究概况 |
| 1.3.3 天基空间目标探测技术研究趋势分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 多载荷融合方案设计 |
| 2.1 天基空间目标探测和识别的任务特点分析 |
| 2.2 现有技术的优缺点分析 |
| 2.3 天基空间目标多载荷融合方案的提出 |
| 2.4 天基探测区域划分 |
| 第三章 远距离探测跟踪和多载荷融合算法研究 |
| 3.1 远距离探测的特点分析 |
| 3.2 动目标位置检测算法 |
| 3.2.1 基于光流法的目标提取技术 |
| 3.2.2 基于帧差分算法的目标提取技术 |
| 3.3 运动背景下运动目标的位置检测方法 |
| 3.3.1 多帧图像检测算法 |
| 3.3.2 单帧图像检测算法 |
| 3.3.3 波门跟踪 |
| 3.4 空间目标检测实验及结果分析 |
| 3.4.1 改进的帧差法空间目标检测实验及结果分析 |
| 3.4.2 连通域法空间目标检测实验及结果分析 |
| 3.5 远距离空间目标探测多传感器融合算法 |
| 3.5.1 空间目标物在多传感器成像平面上的位置关系 |
| 3.5.2 跟踪结果评价因子 |
| 3.5.3 远距离跟踪结果评价因子的设计 |
| 3.5.4 远距离协同跟踪算法的具体实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 近距离多载荷融合算法研究 |
| 4.1 近距离多载荷信息融合方法及意义 |
| 4.2 近距离目标跟踪研究 |
| 4.2.1 运动目标跟踪算法研究 |
| 4.2.2 本文采用的可见光跟踪算法 |
| 4.2.3 本文采用的红外跟踪算法 |
| 4.2.4 可见光和红外协同跟踪算法研究 |
| 4.2.5 云台跟踪 |
| 4.2.6 跟踪实验研究和结果分析 |
| 4.3 近距离目标识别研究 |
| 4.3.1 基于红外和可见光特征融合的识别算法 |
| 4.3.2 特征选择和提取 |
| 4.3.3 识别算法的研究 |
| 4.3.4 识别实验研究和结果分析 |
| 4.4 近距离目标测距研究 |
| 4.4.1 双目测距原理 |
| 4.4.2 双目摄像机的标定 |
| 4.4.3 双目视觉摄像机立体校正 |
| 4.4.4 校正映射 |
| 4.4.5 双目视觉的立体匹配 |
| 4.4.6 双目视觉特征点三维重建 |
| 4.4.7 双目视觉测距精度分析 |
| 4.4.8 双目测距实验和结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 验证平台的介绍和算法实现 |
| 5.1 验证平台整体框架 |
| 5.2 验证平台硬件组成 |
| 5.3 验证平台软件环境 |
| 5.4 验证平台软件设计和实现 |
| 5.4.1 软件总体设计 |
| 5.4.2 软件模块介绍 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、天基雷达观测空间碎片的研究现状及关键技术分析（论文参考文献）
- [1]基于视觉的空间碎片监测关键技术研究[D]. 贾真. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [2]空间碎片环境对高精度航天器指向及定位性能的影响研究[D]. 朱嘉伟. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [3]基于光度与偏振信息的天基空间碎片探测方法研究[D]. 庞树霞. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2018(06)
- [4]天基噪声雷达空间高速目标探测研究[D]. 吕婧. 南京理工大学, 2017(07)
- [5]空间碎片及探测防护与减缓清除技术发展[J]. 王晓海. 卫星与网络, 2016(09)
- [6]天基SAR抗干扰与空间目标精确成像方法研究[D]. 刘志凌. 西安电子科技大学, 2014(03)
- [7]国外空间碎片探测综述[A]. 戚均恺. 中国空间科学学会空间探测专业委员会第二十六届全国空间探测学术研讨会会议论文集, 2013
- [8]天基目标探测与监视系统发展研究[J]. 李雁斌,江利中,黄勇. 制导与引信, 2012(03)
- [9]危险空间碎片的天基激光雷达探测[J]. 刘春波,赵少博,韩香娥. 红外与激光工程, 2012(05)
- [10]空间目标探测与识别方法研究[D]. 张伟. 北京邮电大学, 2011(10)