陸浩然 孫 戎 張義超 張緒斌 曹夢(mèng)磊

北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京100076

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火箭殘骸空間目標(biāo)特性與觀測(cè)可行性分析

陸浩然 孫 戎 張義超 張緒斌 曹夢(mèng)磊

北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京100076

針對(duì)空間碎片主動(dòng)規(guī)避碰撞背景需求，開展了二級(jí)箭體殘骸光學(xué)特性和空間觀測(cè)可行性研究，重點(diǎn)研究了太空背景下的火箭殘骸可見光特性和紅外特性，提出了一種50km處觀測(cè)火箭殘骸目標(biāo)的復(fù)合光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)指標(biāo)體系，及一種可見光/紅外圖像融合算法，以解決二級(jí)箭體空間快速觀測(cè)和識(shí)別的難題。

火箭殘骸；目標(biāo)特性；空間觀測(cè)

空間碎片亦稱空間垃圾，其主要來源有：1)流星體和宇宙塵；2)人造碎片，即人類滯留在太空中的廢棄物。這些空間碎片最大的體積達(dá)到上百米(如即將退役的前蘇聯(lián)和平號(hào)空間站)，最小的可在1mm以下?？臻g碎片的研究已被各國(guó)高度重視，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開展了空間目標(biāo)探測(cè)的研究工作[1-4]，李道京介紹了天基毫米波空間碎片觀測(cè)雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合雷達(dá)成像方法分析了雷達(dá)和碎片間的相對(duì)速度、位置的幾何關(guān)系,在此基礎(chǔ)上對(duì)天基毫米波雷達(dá)系統(tǒng)空間碎片軌道預(yù)測(cè)性能進(jìn)行分析[5]。

運(yùn)載火箭是空間碎片的來源之一，為了避免火箭殘骸碰撞空間飛行器等事故發(fā)生，一方面發(fā)射后需采取措施開展主動(dòng)離軌控制，另一方面對(duì)此進(jìn)行空間觀測(cè)，空間飛行器及時(shí)調(diào)整運(yùn)行軌道，提前做好安全軌道預(yù)制。因此，火箭殘骸在太空背景下光學(xué)特性研究、空間光學(xué)觀測(cè)可行性論證成為一項(xiàng)重要課題。本文針對(duì)典型火箭入軌末級(jí)的天基觀測(cè)問題，開展光學(xué)特性和觀測(cè)可行性分析研究，在仿真分析基礎(chǔ)上獲得實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果作驗(yàn)證，為火箭末級(jí)規(guī)避碰撞提供了借鑒意義。

1 目標(biāo)環(huán)境與成像特性分析

1.1 空間光學(xué)輻射目標(biāo)環(huán)境特性

在外層空間，背景光有以下幾部分：太陽(yáng)光、 地球大氣外層和月球反射光，地球熱輻射以及各種星體發(fā)出的光，這些發(fā)光體都可作為照明空間目標(biāo)的自然光源。地面使用大口徑光學(xué)系統(tǒng)CCD 對(duì)太陽(yáng)光輻射下的空間目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，最大跟蹤距離可達(dá)3000km。選擇CCD 類固體成像器件一般響應(yīng)波段為400～1100 nm。分析空間環(huán)境的可見光輻射也相應(yīng)在這一波段進(jìn)行。各種星體和地球外層空間的3.5K 深空背景，均可看成是比較理想的黑體，它們的電磁輻射遵從普朗克( Planck) 黑體輻射公式, 而峰值波長(zhǎng)可由維恩(Wien) 位移公式求出。根據(jù)這個(gè)公式可以計(jì)算出3.5 K深空背景輻射的峰值波長(zhǎng)在827.9μm，這在所有光學(xué)探測(cè)器響應(yīng)之外, 可以不予考慮。

一般將地球和大氣看成一個(gè)系統(tǒng)：地球-大氣系統(tǒng)。從在軌航天器高度觀測(cè)地球，來自太陽(yáng)的光能有30%被大氣外層直接反射回太空, 且其光譜強(qiáng) 的部分被大氣散射、吸收和內(nèi)部反射, 其余的到達(dá)地面被地球吸收。由于熱平衡, 地球又將吸收的部分能量以長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射出去。地球可以看成是300 K 的黑體, 其自身輻射峰值波長(zhǎng)在10μm。如圖1 所示, 小于2μm內(nèi)的地球自身輻射已經(jīng)很小, 所以對(duì)CCD而言地球自身輻射也可不予考慮。

圖1 地球自身輻射光譜

月球自身輻射近似于400 K 的絕對(duì)黑體輻射，峰值波長(zhǎng)7.24μm在CCD 響應(yīng)之外，其發(fā)出的可見光主要是反照太陽(yáng)光輻射，而太陽(yáng)系的其他幾大行星最亮?xí)r，星等數(shù)也比月球小至少8等，都可以不予考慮。

白天主要考慮太陽(yáng)的直接輻射和地球-大氣的反照輻射，傍晚和凌晨主要考慮太陽(yáng)直接輻射, 夜晚考慮月球反照輻射。對(duì)目標(biāo)來說，空間環(huán)境的光照條件最大時(shí)刻是太陽(yáng)的直接輻射和地球-大氣的反照輻射共同作用時(shí)，最小時(shí)刻是月球反照輻射單獨(dú)作用時(shí)；其間隨著光源與目標(biāo)、探測(cè)器的相對(duì)位置不同，光照條件是連續(xù)變化的。太陽(yáng)直接輻射和地球-大氣反照輻射都有數(shù)據(jù)可查，且它們之間有簡(jiǎn)單的數(shù)量關(guān)系。積分波段取400～1100 nm，如圖2 所示, 在該波段內(nèi)積分，可得總輻照度為906.88 W/ m2；地球總反照輻射取該值的0.3, 為272.1 W/ m2。

圖2 大氣層上界的太陽(yáng)光譜照度

1.2 紅外波段目標(biāo)環(huán)境特性

1)太陽(yáng)直接輻照功率

由于目標(biāo)與太陽(yáng)的距離約等于地球到太陽(yáng)的距離，可以用太陽(yáng)對(duì)地球的平均照度來近似太陽(yáng)對(duì)目標(biāo)的照度，其誤差為±3%。因此可以做如下簡(jiǎn)化：

(1)

2)地球自身輻射功率

地球自身輻射可以看作270～300K的灰體輻射。由于地球是一個(gè)球體，且表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣象條件萬千，精確計(jì)算地球輻射很復(fù)雜。作為遠(yuǎn)距離輻射的灰體模型，其輻射如下：

q2=qearth=αearthEearthSif/4πR2

(2)

3)地球反射太陽(yáng)光輻射功率

地球反射的太陽(yáng)輻射對(duì)目標(biāo)的輻照光譜本質(zhì)上是太陽(yáng)輻照，除了大氣及地面選擇性吸收掉的一部分以外，其光譜電磁波特性和太陽(yáng)直接輻射基本一致。因此目標(biāo)對(duì)地球反射太陽(yáng)輻照的吸收以及反射特性都與太陽(yáng)直接輻射一致。要精確計(jì)算這一部分的能量，需要對(duì)太陽(yáng)照射到的地球球冠部分計(jì)算積分，計(jì)算復(fù)雜。對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到：

q3=qse≈SiαsunEseNsun,Nearth-tarNtar,Nearth-tar

(3)

4)目標(biāo)對(duì)外能量輻射功率

由斯特藩-波爾茲曼黑體輻射定理，空間目標(biāo)對(duì)外輻射能量為：

q4=qgray=εσT4Si

(4)

1.3 可見光/紅外成像特性

可見光和紅外成像探測(cè)器性能及其對(duì)目標(biāo)、背景成像結(jié)果的影響各不相同，決定了它們?cè)诳臻g目標(biāo)探測(cè)各階段所承擔(dān)的任務(wù)之差異。在設(shè)計(jì)信息處理流程中，基于紅外與可見光成像特性的差異，著重針對(duì)以下方面考慮和選定信息處理的方式、算法和流程。

1.3.1 距離因素

根據(jù)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)成像點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)，在虛警概率小于10-5的約束下要取得0.96以上的目標(biāo)檢測(cè)概率，必須保證單幀圖像信噪比≥5.0。

理論推導(dǎo)表明，可見光波段點(diǎn)目標(biāo)成像的信噪比可用下式描述：

(5)

其中，ε為鏡頭透過率，μ為圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換效率，e為電子電荷，J為目標(biāo)反射強(qiáng)度，A0為探測(cè)器鏡頭入瞳面積，T為積分時(shí)間，R為探測(cè)器與目標(biāo)距離，nspread為探測(cè)器彌散斑像素?cái)?shù)，Nnoise為系統(tǒng)噪聲。在空間目標(biāo)探測(cè)過程中，系統(tǒng)噪聲包括探測(cè)器暗電流噪聲、光子噪聲、背景噪聲和電子讀出噪聲等。可見與系統(tǒng)參數(shù)和探測(cè)目標(biāo)及環(huán)境特性不相關(guān)的唯一影響目標(biāo)成像信噪比的因素是探測(cè)距離R。

根據(jù)式(5)的理論估算和等效縮比實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)與傳感器可在200～300km范圍內(nèi)對(duì)0.8m×0.8m的目標(biāo)在可見光波段做到探測(cè)信噪比滿足檢測(cè)概率與虛警率的要求。

類似地，對(duì)于紅外目標(biāo)成像，在系統(tǒng)參數(shù)、工作波段和目標(biāo)、環(huán)境特性給定的情況下，成像目標(biāo)的信噪比主要取決于探測(cè)器和目標(biāo)間的距離大小。對(duì)于特定目標(biāo)，其紅外輻射強(qiáng)度JΔλ計(jì)算式為：

(6)

其中，ε為目標(biāo)比輻射率，Ac為目標(biāo)等效面積，σ為斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)，T為目標(biāo)溫度，kΔλ為目標(biāo)在該溫度下工作波段寬度Δλ范圍內(nèi)的輻射能量占總能量之比。

根據(jù)環(huán)境特性、探測(cè)器件的參數(shù)與信噪比的定義，可得距離R處的紅外點(diǎn)目標(biāo)的信噪比：

(7)

其中，D為光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑，τ0為探測(cè)波段Δλ范圍內(nèi)的平均大氣光譜透過率，τα為目標(biāo)距離R處的平均大氣光譜透過率，ζ為刻畫信號(hào)損失等因素的過程因子，D*為探測(cè)波段Δλ范圍內(nèi)的平均光譜比探測(cè)率，JΔλ為波段寬度Δλ范圍內(nèi)目標(biāo)的平均輻射強(qiáng)度，Δf為系統(tǒng)等效噪聲帶寬，其與積分時(shí)間成反比，Ad是像素的光敏元面積。

理論計(jì)算以及利用尺度學(xué)等效縮比和輻照度等效驗(yàn)證方法測(cè)算結(jié)果表明，空間環(huán)境典型溫度下的1m×1m目標(biāo)的紅外成像有效作用距離為21km左右，比可見光小了1個(gè)數(shù)量級(jí)。

因此對(duì)空間目標(biāo)探測(cè)任務(wù)來說，紅外成像探測(cè)只能工作在20km以內(nèi)的中近距離范圍內(nèi)，要在遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離檢測(cè)和捕獲到特定目標(biāo)，只能依賴可見光波段的目標(biāo)成像及處理。

1.3.2 信號(hào)穩(wěn)定性與目標(biāo)可辨識(shí)因素

在點(diǎn)目標(biāo)階段，對(duì)可見光成像而言，目標(biāo)在視場(chǎng)中成像信號(hào)的強(qiáng)弱受以下因素的影響：

①目標(biāo)與地球、太陽(yáng)的相對(duì)位置關(guān)系；

②目標(biāo)各部分表面材質(zhì)反射率的差異，這些差異在姿態(tài)和觀測(cè)角度變化時(shí)引起等效反射率變化；

③目標(biāo)姿態(tài)的改變，這種改變導(dǎo)致其相對(duì)探測(cè)器的等效反射面積發(fā)生變化；

④目標(biāo)相對(duì)成像傳感器的運(yùn)動(dòng)速度和在視場(chǎng)中的視線角速度；

⑤季節(jié)及地球表面狀態(tài)(如冬季地表覆雪反射陽(yáng)光形成二次光源)。

以上因素使空間目標(biāo)在可見光波段成像可能有非常明顯的信號(hào)強(qiáng)弱起伏。這需要在選擇執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的時(shí)機(jī)時(shí)主動(dòng)避開某些極端不利因素的影響，例如探測(cè)起始階段應(yīng)避免選擇目標(biāo)落在地球陰影區(qū)時(shí)進(jìn)行；另外從信息處理流程的設(shè)計(jì)方面考慮，則需要系統(tǒng)具有一定程度的歷史信息記憶能力，利用積累的信息幫助甄別真實(shí)目標(biāo)和虛警，并對(duì)目標(biāo)的短時(shí)丟失有一定的容忍能力，即目標(biāo)短暫丟失后只要還在視場(chǎng)中就能再次捕獲。

前述式(5)和(7)表明在成像環(huán)境和設(shè)備參數(shù)給定的情況下，信噪比與目標(biāo)探測(cè)距離的平方成反比，也即隨著探測(cè)器與目標(biāo)的接近，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)按一定規(guī)律逐步增強(qiáng)，這有助于信息處理系統(tǒng)區(qū)分真實(shí)目標(biāo)和近似無窮遠(yuǎn)處的背景恒星，因?yàn)楹笳呃碚撋闲盘?hào)強(qiáng)度近似保持不變。

綜上，在點(diǎn)目標(biāo)階段有必要進(jìn)行目標(biāo)亮度信息的長(zhǎng)時(shí)間記憶，利用長(zhǎng)時(shí)間積累的目標(biāo)信息可以剔除偶爾出現(xiàn)的虛警，并對(duì)可能落在視場(chǎng)中的穩(wěn)定的背景恒星根據(jù)目標(biāo)亮度的時(shí)間序列信息進(jìn)行辨別。

2 火箭殘骸空間觀測(cè)可行性分析

2.1 二級(jí)箭體建模分析

以CZ系列火箭二級(jí)箭體為研究對(duì)象：1)二級(jí)

箭體總長(zhǎng)7.4m，直徑3.35m；2)外噴漆：白色四防漆；3)殼體材料：鋁合金(2219型)。

按照?qǐng)A柱體(見圖3)建模，典型構(gòu)造見圖4。

圖3 圓柱體幾何描述

圖4 計(jì)算機(jī)建模

通過計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型，繪制成三維圖像，通過成像投影關(guān)系可獲得二維圖像。圖5給出了火箭殘骸長(zhǎng)度方向視角，圖6給出了火箭殘骸寬度方向視角。表1給出二級(jí)箭體3°視場(chǎng)下目標(biāo)成像大小。

表1 3°視場(chǎng)下二級(jí)箭體目標(biāo)的成像大小

據(jù)分析，二級(jí)箭體在反射條件下，探測(cè)器能在50km處觀測(cè)到目標(biāo)。若平臺(tái)指向誤差較優(yōu)，可減小觀測(cè)視場(chǎng)，提高瞄準(zhǔn)測(cè)量精度。若要求紅外成像器與可見光成像器空間角分辨率一致，則紅外視場(chǎng)角必須為可見光視場(chǎng)角的四分之一(0.75°)，當(dāng)F數(shù)取2時(shí)，焦距大約為293mm。

圖5 長(zhǎng)度方向視角

圖6 寬度方向視角

2.2 可見光/紅外融合觀測(cè)二級(jí)箭體目標(biāo)仿真分析

2.2.1 可見光/紅外圖像融合算法研究

探測(cè)器與目標(biāo)間距離變小的過程中，目標(biāo)尺寸不斷變大，可見光波段的目標(biāo)細(xì)節(jié)逐步呈現(xiàn)，目標(biāo)各處的亮度不均勻性不斷增強(qiáng)，且觀測(cè)者與目標(biāo)及太陽(yáng)之間相對(duì)位置關(guān)系的變化使這種亮度不均勻性本身也變得不穩(wěn)定和不可預(yù)測(cè)，即使有充分的先驗(yàn)知識(shí)輔助下也難以完整分割空間目標(biāo)及其部件，這不利于目標(biāo)瞄準(zhǔn)點(diǎn)選取。

紅外成像相對(duì)來說目標(biāo)成像效果更穩(wěn)定，因目標(biāo)圖像的形狀、亮度短時(shí)內(nèi)不受第三方(太陽(yáng))影響，很多情況下紅外波段成像可以補(bǔ)充可見光波段信號(hào)的缺失。顯然，如果將可見光與紅外波段成像結(jié)果綜合，可以收集更多更有效的目標(biāo)特征信息以準(zhǔn)確全面地描述目標(biāo)，從而更好地完成目標(biāo)關(guān)鍵要害點(diǎn)的識(shí)別與瞄準(zhǔn)。這種將可見光與紅外圖像進(jìn)行綜合來發(fā)掘更多目標(biāo)信息的技術(shù)就是圖像信息融合。

圖像信息融合不僅僅對(duì)不同來源的圖像信息進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加增強(qiáng)，而且有選擇性地保留和突出有價(jià)值的信息。合理的圖像信息融合要解決的是不同的傳感器配置、不同的環(huán)境條件下如何恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)圖像信息的有效融合問題。

圖像融合可以發(fā)生在圖像信息表達(dá)的不同層次上。通常將圖像融合分為3個(gè)層次的融合：像素級(jí)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融合。這里，不同層次融合的大致特點(diǎn)是底層像素級(jí)融合的融合操作運(yùn)算量大，但易于大規(guī)模算法優(yōu)化和流水并行實(shí)現(xiàn)；中層和高層的圖像信息融合，融合本身的運(yùn)算量不大，是符號(hào)化處理，簡(jiǎn)單且效率高，但無法回避融合前耗時(shí)耗資源的預(yù)處理，從整體上看并沒有從根本上減少計(jì)算資源的占用。需要提取可見光與紅外信號(hào)中同一目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)信息，在中、高層次上的符號(hào)化處理并不適合這種信息的整合，只有底層的像素級(jí)融合才可能保留和突出目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)特性信息；采用最底層的像素級(jí)融合實(shí)現(xiàn)可見光、紅外圖像信息融合處理。

像素級(jí)圖像融合算法可以分為值域融合方法和表示域圖像融合算法。所謂值域融合就是將各源圖像中每一對(duì)應(yīng)位置處像素灰度值按某種融合規(guī)則處理得到該像素融合后灰度值，典型方法為加權(quán)平均圖像融合。而表示域圖像融合算法則是先對(duì)各源圖像施以某種變換(如PCA變換、小波變換)，然后在相應(yīng)的表示域?qū)D像信息進(jìn)行組合，再變換回原圖像空間，得到融合結(jié)果。表示域圖像融合典型算法包括基于K-L變換的融合方法、基于金字塔分解或小波變換的多分辨率分析圖像融合方法。表示域圖像融合算法具有選擇性地突出或增強(qiáng)圖像空間域或頻率域的局部化特征信息的能力，在某些處理場(chǎng)合能顯著增強(qiáng)某些關(guān)鍵信息。

表示域融合方法計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大，需要消耗的存儲(chǔ)資源大，不易在資源有限的嵌入式計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。值域融合方法只涉及像素的代數(shù)運(yùn)算，算法參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單直觀，易于控制融合效果，因此最終的算法軟件選定更易于滿足目標(biāo)平臺(tái)上可用存儲(chǔ)資源和實(shí)時(shí)性要求的約束條件的基于像素灰度值選大的值域可見光/紅外圖像像素級(jí)融合方案。像素灰度值選大方法是加權(quán)平均圖像融合的一種特例。

2.2.2 基于二級(jí)箭體質(zhì)心的空間觀測(cè)仿真研究

鑒于可見光/紅外圖像融合算法優(yōu)勢(shì)，能夠獲取比單一圖像更精準(zhǔn)的分割和質(zhì)心求取結(jié)果。該算法最重要的運(yùn)算步驟是：直接從像素級(jí)融合圖像中計(jì)算出總體形心，然后判斷該形心是否落在融合圖像的非零圖像區(qū)域上，如果是，則選取該點(diǎn)為觀測(cè)瞄準(zhǔn)點(diǎn)，否則選離該點(diǎn)最近的非0區(qū)域中心點(diǎn)作為觀測(cè)瞄準(zhǔn)點(diǎn)。該算法的流程如圖7所示。

圖7 基于目標(biāo)圖像區(qū)域中心的觀測(cè)瞄準(zhǔn)點(diǎn)選取流程

該算法核心思想：無論瞄準(zhǔn)點(diǎn)怎么選取，該瞄準(zhǔn)點(diǎn)必須是融合前源圖像中至少1幅圖像上可觀測(cè)到的目標(biāo)區(qū)域的一部分。該思想確保瞄準(zhǔn)點(diǎn)至少是對(duì)準(zhǔn)了目標(biāo)的某個(gè)區(qū)域。而瞄準(zhǔn)點(diǎn)與理想目標(biāo)點(diǎn)的偏差大小取決于融合后得到目標(biāo)區(qū)域的完整程度。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)火箭二級(jí)箭體殘骸空間觀測(cè)需求，建立了二級(jí)箭體太空背景條件下光學(xué)特性，能在50km處觀測(cè)到火箭殘骸目標(biāo)，為衛(wèi)星等太空飛行器主動(dòng)規(guī)避碰撞提供參考。并提出一種可見光/紅外圖像融合算法解決二級(jí)箭體空間快速觀測(cè)、識(shí)別難題。

[1] 沈同圣，張健，婁樹理. 面向目標(biāo)檢測(cè)的空間觀測(cè)圖像精確配準(zhǔn)[J]. 光學(xué)精密工程，2014，22(8)：2205-2213. ( Shen Tongsheng, Zhang Jian, Lou Shuli.Precise Registration of Space Observation Images for Target Detection[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(8): 2205-2213.)

[2] 焦繼超，趙保軍，唐林波. 一種基于非降采樣Contourlet變換和MLESAC的星空?qǐng)D像配準(zhǔn)算法[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2010，32(12)：2686-2690.( Jiao Jichao, Zhao Baojun, Tang Linbo. Space Image Registration Algorithm Based on Nonsubsampled Contourlet Transform and MLESAC [J]. Systems Engineering and Electronics, 2010, 32(12): 2686-2690.)

圖8 二級(jí)箭體可見光與紅外仿真圖像及其融合、分割和形心計(jì)算結(jié)果

[3] 韓艷麗，劉峰. 空間觀測(cè)圖像弱小目標(biāo)檢測(cè)方法[J]. 光電技術(shù)應(yīng)用，2013，8(4):131-132. (Han YanLi, Liu Feng. Detection Method of Dim Target in Space Observation Image[J]. Electro-Optic Technology Application, 2013, 8(4): 131-132.)

[4] 張健，婁樹理，任建存. 一種空間觀測(cè)圖像仿真生成方法[J]. 電光與控制，2014，2(11): 11-15. ( Zhang Jian, Lou Shuli, Ren Jiancun. A Simulation Method for Space Observation Image [J]. Electronics Optics & Control, 2014, 2(11): 11-15.)

[5] 李道京，劉波，尹建鳳，喬明. 天基毫米波空間碎片觀測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J]. 宇航學(xué)報(bào)，2010, 31(12): 2746-2753. ( Li Daojing, Liu Bo, Yin Jianfeng, Qiao Ming. Analysis and Design of Spaceborne MMW Radar for Space Debris Observation System [J]. Journal of Astronautics, 2010, 31(12): 2746-2753.)

Rocket Wreckage Space Objectives Characteristics and Observation Feasibility Analysis

Lu Haoran, Sun Rong, Zhang Yichao, Zhang Xubin, Cao Menglei

Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering, Beijing 100076, China

Aimingathavingtheinitiativetoavoidcollisionofspacedebris,thefeasibilitystudyontheopticalpropertiesandspaceobservationofthesecondstageofrocketisimplemented.Regardingfocusingonthevisiblelightandinfraredcharacteristicsoftherocketdebrisinspacebackground,anindexsystemofcompositeopticaldetectionsystemisproposedforthetargetdetectionofrocketdebriswithdistanceof50km.Afusionalgorithmofvisiblelight/infraredimageisalsoproposedinordertosolvetheproblemoffastobservationandrecognitionofthesecondstagerocketinspace.

Rocketwreckage;Targetcharacteristic;Spaceobservation

2016-10-14

陸浩然(1982-)，男，安徽人，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)轱w行器總體；孫 戎(1986-)，女，太原人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榭臻g運(yùn)載總體設(shè)計(jì)技術(shù)；張義超(1986-)，男，河北唐山人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榭臻g運(yùn)載總體設(shè)計(jì)技術(shù)；張緒斌(1985-)，男，江蘇贛榆人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榭臻g運(yùn)載總體設(shè)計(jì)技術(shù)；曹夢(mèng)磊(1987-)，男，山東人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榭臻g運(yùn)載總體設(shè)計(jì)技術(shù)。

TN953

A

1006-3242(2017)01-0042-06