基于目标可见光散射特性的空间目标成像仿真研究.pdf

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1、第32卷2015年第5期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：l0061630(2015)05—0039一05基于目标可见光散射特性的空间目标成像仿真研究黄建明1，刘鲁江2，王盈1，魏祥泉1(1．上海宇航系统工程研究所，上海201109；2．上海航天技术研究院，上海201109)摘要：为使空间目标可见光成像仿真尽可能反映实际在轨工作状态，提出了一种基于目标可见光散射特性的空间面目标成像仿真方法。根据具体试验场景实时求解跟踪星观测相机、目标星和太阳三站间的相对位姿关系，在事先建立的覆盖全过程的目标可见光散射特性图

2、像数据库中查询相应图像，由相机成像模型，实现空间目标的高逼真度可见光成像实时在线仿真。可为天基空间目标探测、识别与跟踪算法的研究提供较接近真实场景的仿真图像。关键词：空间目标；成像仿真；可见光散射特性；在线查询；相对位姿中图分类号：TP317．4文献标志码：AImagingSimuIationofSpaceTargetBasedonTarget’sVisibleScatterCharacteristicsHUANGJian—min91，LIULu—jian92，WANGYin91，WEIXiang—quanl(1．Aeros

3、paceSystemEngineeringShanghai，Shanghai201109，China；2．ShanghaiAcademyofSpacefllghtTechnology，Shanghai201109jChina)Abstract：Inordertomakethevisibleimagesofspacetargetindicatingitsactivestateinorbitasrealaspossible，akindofmethodforspacesurfacetargetimagingsimulationba

4、sedontargetvisible1lghtscatteringcharacteristicswasproposedinthispaper．Accordingtoaspecificexperimentscene，therelativeposeparametersamongtargetspacecraft，observationcameraandthesunweres01vedinreal—time．Thecorrespondingtargetimagewasqueriedfromtheimagedatabasewhichw

5、asbuiltjnadvanceandcancoverallthestatesofthespecificexperimentprocess．Tocombinedwiththecameraimagingmodel，theon“nereal—timeimagingsimulationwithhigh“de“tywasimplemented，whichprovidedagoodfoundationfortheresearchesofspace—basedtargetdetection，recognitionandtrackingt

6、echniques．Keywords：Spacetarget；ImagingsimuIation；Visiblescattercharacteristics；0nlinequery；Relativeposepa—ranlPters0引言随着航天技术的飞速发展，空间天基光学观测系统已经具备了在太空中近距离观测目标飞行器，并获取空间目标飞行器可见光与红外图像的能力，这使在轨实时获取目标的几何形状、姿态等特征信息，进而对目标飞行器进行在轨识别、监视与跟踪、空间在轨维护成为可能。对此，需要相应的大量不同光照条件、不同目标姿态的空间目

7、标特性数据(可收稿日期：2013一0827；修回日期：201406—13基金项目：上海市科学技术委员会资助课题(13QBl404000)作者简介：黄建明(1976一)，男，博士，高级工程师，主要从事空间目标特性分析与计算机视觉研究。见光与红外图像)，为在轨空间目标提取、识别算法的设计、分析与仿真提供输入。受试验工况与工程成本等因素的影响，这些数据很难直接通过在轨测量获得。因此，用仿真技术开展天基空间目标成像研究成为当前研究热点之一，受到广泛重视[1≈j。目前，空间目标成像仿真多为三维视景仿真，只是考虑了目标是否处于光照区以及

8、目标的外部几何形状信息，未考虑空问目标本体的表面材料光学特性和不同角度太阳光照时的光学散射特性对成像的影响n。]。文献[5—9]中将目标飞行器作为点目标，分别考虑了星空背景、点扩散函数、空间目标运动拖尾以及地球遮挡等的影响，模拟生成了仿真图像序上海航天AEROSPACESHANGHAI第3