星载光电成像系统探测能力分析与研究.pdf

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1、第34卷第1期光学学报Vo1．34，No．12Ol4年1月ACTAOPTICASINICAJanuary，2014星载光电成像系统探测能力分析与研究张颖牛燕雄杨露牛海莎许冰李继扬吕建明李建平刘雯文张超(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要星载光电成像系统可实现远距离空间目标的探测与识别，而探测距离是系统的主要性能参数。以空问目标反射太阳光为基础，建立了系统极限探测距离的数学物理模型，分析了影响探测距离的因素，对极限探测距离与太阳光入射方向、光学系统的有效通光口径、探测器的信噪比阈值以及曝光时间的定量关系进行了数值模拟研究。研究结果表明：

2、增大光学系统的有效通光口径可实现系统探测能力的显著提升；当信噪比阈值和太阳光入射角同时变化时，降低信噪比阈值可有效提高系统的探测能力，并且此时太阳光入射角的变化对系统极限探测距离的影响较小。关键词成像系统；星载光电系统；探测能力；极限探测距离；建模与仿真中图分类号0432．2；V474．2文献标识码Adoi：10．3788／A0S201434．0111004AnalysisandStudyonDetectionCapabilityofSatellitePhotoelectricImagingSystemZhangYingNiuYanxiongYangLuNiuH

3、aishaXuBingLiJiyangLiiJianmingLiJianpingLiuWenwenZhangChao(DepartmentofInstrumentScienceandOpto—ElectronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)AbstractSatellitephotoelectricimagingsystemcandetectandrecognizetargetatlongdistance．Maximumdetectiondistanceisitsmainpropertyp

4、arameter．Basedonthesunretro-reflectionlightofspacetarget，severalfactorsincludingsunlightincidenceangle，effectiveapertureofopticssystem，detectorSsignal—to-noiseratio(SNR)thresholdandexposuretimeareanalyzedtoprovidethemathematica1modelofthemaximumdetectiondistance．Theresultsshowthatthe

5、limitationdetectiondistanceimprovesnotlywhentheopticssystemeffectiveapertureincreases；thedecreaseinSNRthresholdcanimprovethedetectioncapabilitymarkedlyandsunlightincidenceanglechangehaslittleinfluencewhenSNRthresholdandsunlightincidenceanglevarysimultaneously．Keywordsimagingsystems；s

6、atellitephotoelectricsystem；detectioncapability；maximumdetectiondistance；modelingandsimulationOCIScodes110．2990；000．2170；000．44301引言到了广泛关注。随着航天技术的发展与应用，空间目标信息的世界各国都十分重视星载光电成像系统的研究与应用。美国早在1996年就发射了中段实验卫星获取日趋重要，而天基空间目标监视系统是空间探MSX，该卫星搭载了3种光学遥感器，覆盖紫外到测的重要发展方向。星载光电成像系统是天基空间目标监视系统的重要组成部分，可

7、对重要空间目标超长波红外谱段，MSX卫星于2008年6月退役，卫星上搭载的可见光传感器SBU现已装备部队；2002进行精确探测和跟踪，并获得目标的尺寸、形状、轨年美国部署了“天基空间监视系统”(SBSS)研究计道参数等信息，是空间态势感知的重要手段，因此得收稿日期：2013—07—08；收到修改稿日期：2013—08—31作者简介：张颖(1989)，女，硕士研究生，主要从事光电对抗方面的研究。E—mail：ZYbeijing_2007@126．com导师简介：牛燕雄(1967一)，男，教授，博士生导师，主要从事光电对抗方面的研究。E—mail：niuyx@bua

8、a．edu．ca{l光学