常规采样与过采样点目标检测性能比较分析

对于红外扫描有效载荷等光电探测系统,瞬时视场的减小(提高分辨率)对抑制背景杂波、提高检测概率和降低虚警率具有重要意义。过采样技术一直是提高仪器成像分辨率时的研究热点。针对点目标探测系统,对常规采样和过采样两种采样体制进行了对比分析。结果表明,在响应的标准差、平均响应和超出率方面,过采样系统具有明显优势。     

CCD太阳敏感器技术研究

太阳敏感器是卫星姿态控制系统中的重要测量部件。本文重点阐述CCD（电荷耦合器件）太阳敏感器的优越性及在方案研究中的基本设计,并结合功能测试给出了太阳敏感器的标定原理,最后分析了CCD太阳敏感器的发展及其广泛应用的前景。     

基于系统对比度的目标探测谱段分析

天基平台下对飞机目标的探测具有距离远、目标信号能量弱的特点,需选择合理的谱段以得到较强的信号能量.本文通过建立系统对比度模型,从系统的角度分析对比度对探测谱段选择的影响,并结合目标和背景的辐射特性,对不同类型飞机在不同探测距离和探测角度下分析仿真,仿真结果表明:系统对比度可以有效选择探测的谱段,在不同波段处,系统对比度存在明显差异,且会随着探测距离和探测天顶角的增加而下降,但系统对比度的峰值不发生偏移,主要峰值点为4.15μm和4.4μm,较强对比度波段为4.09～4.19μm、4.3～4.5μm、8～9.2μm和10.5～12μm,上述波段比较适合用于飞机目标探测.     

天基红外动目标检测系统的仿真和评估

为了更有效评估红外探测系统的性能,评估系统的成像质量,根据动目标序列图像的检测原理,结合建模仿真技术,设计并开发了基于Matlab平台的天基红外动目标检测仿真系统,进行了实验仿真.该仿真系统以红外探测成像系统的图像作为输入,对图像进行灰度算法和信噪比分析,反映红外探测系统的成像质量,实现单帧检测以及多帧关联检测,输出检测率、虚警率和目标运动轨迹,并能够对检测算法进行评价.通过探测波段和空间分辨率的研究对天基红外探测系统的谱段选择、空间分辨率的设计有较强的工程应用指导价值.     

小型空间CMOS相机的主动热控设计

小型空间可见光相机的电子学、光学和机械器件高度集成于狭小空间,需要主动热控进行温度控制.分析了相机的散热特点,采用集总参数法建立了简化的热阻模型,结合 DOE 设计方法与理论分析方法建立了主动热控功耗与散热面、遮光罩温度之间的关系式,用于主动热控方案的预设计.确定了相机的主动热控电加热功耗,指导主动热控电路的位置布置.最后进行了详细模型的热仿真,并结合热平衡试验进行了验证.热仿真热平衡试验结果表明:本文的快速优化方法合理可行和最终主动热控方案满足热设计指标要求.     

不同采样体制对点目标的定量检测性能

围绕单采样和过采样扫描探测体制下的点目标定量检测性能,基于亚像元的采样模型,建立了一定分辨率条件下探测不同高度、尺寸目标的成像链路仿真模型,从目标信号采集能力、背景及杂波水平影响、检测能力和测量特性四个方面对比分析了相同瞬时视场的单采样、过采样以及两倍瞬时视场的过采样三种规格采样体制的目标检测性能。分析结果表明：相同瞬时视场的过采样比单采样更有利于目标信号的采集,检测能力更强,两倍瞬时视场的过采样对目标信号有抑制作用,不利于低信杂比情况下的目标探测;两种规格的过采样对背景信号及杂波均有抑制作用;两种规格的过采样对目标辐射强度都有明显的过采集误差,必须进行修正。     

静止轨道卫星红外探测大气透过率与蒙气差分析

静止轨道卫星采用CO2和水汽吸收波段进行红外探测,探测性能受观测波段的大气透过率影响显著,同时,大气折射率随空间位置的变化影响目标的定位精度。通过建立大气中探测路径几何模型,利用FASCODE软件计算出路径上2.7μm和4.3μm波段大气透过率和蒙气差并制成图表,蒙气差计算结果与理论估算一致。结果表明,2.7μm波段大气透过率在5～25km高度变化显著,35km以上透过率达95%;4.3μm波段大气透过率在5～45km高度变化显著,50km以上透过率达95%。两个波段的蒙气差相同,对目标位置的影响较少,天顶角8°以内,影响只有50m量级,超过8°,偏差随角度增长很快,到地球圆盘边缘时达到1km。通过插值,透过率数据和蒙气差数据可用于系统设计、性能评估和实时仿真。     

基于横纵多尺度灰度差异加权双边滤波的弱小目标检测

为了有效地检测复杂背景下的红外弱小目标,提出了一种基于横纵多尺度灰度差（HV-MSGD）的方法来增强弱目标,并通过距离和像素差异来实现对背景强边的抑制。目标区域与周围区域之间存在不连续性,为了加强它们的差异,HV-MSGD与双边滤波（BF）相结合,可以在抑制背景的同时提高目标强度。进一步通过自适应局部阈值分割和全局阈值分割来提取候选目标。为了进一步验证对单帧检测的影响,将上述单帧检测算法与改进的无迹卡尔曼粒子滤波器（UPF）相结合,实现轨迹检测。实验结果表明,该方法在弱信噪比（SNR）下优于其他方法,在抑制背景的同时可以增强目标,增强效果是其他方法的6-30倍。在实验中,输入信噪比分别为2.78,1.77,1.79,1.13和1.16。图像处理后,背景抑制因子（BSF）分别为13.48,21.33,11.73,20.63和121.92,信噪比增益（GSNRs）分别为40.09,71.37,27.53,12.65和131。该方法的检测概率（Pd）也优于其他算法。当误报率（FAR）为, , , 和,计算五组真实序列图像的Pd为94.4％,92.2％,91.3％,95.6％和96.7％。     

高灵敏度II类超晶格长波红外探测系统研究

以Ⅱ类超晶格320×256长波红外探测器为核心部件,开发了一套高灵敏度长波红外探测系统.介绍了Ⅱ类超晶格红外探测器的技术指标及系统的主要结构和工作方式.为充分发挥该红外探测器的灵敏度,设计了高灵敏度信息获取系统,并介绍了该信息获取系统的软硬件设计.该信息获取系统采用了自适应信号调理技术,以降低信息获取噪声,提升探测系统的灵敏度和动态范围.最后对整套长波红外探测系统开展了信息获取噪声测试、系统性能测试及外场成像实验.实验结果表明:长波红外探测系统的信息获取噪声低至0. 065 m V,系统的噪声等效温差(NETD)达到19. 6 m K,黑体探测率为7. 72×10~(10),外场成像质量良好,图像细节清晰,对比度高.该长波红外探测系统有利于推动Ⅱ类超晶格红外探测器在高灵敏度长波红外遥感探测中的应用.