地基望遠(yuǎn)鏡由于具有成本低、能耗小、靈敏度高、探測距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),成為空間目標(biāo)廣域監(jiān)視系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分。然而,地基望遠(yuǎn)鏡對于空間目標(biāo)探測依然存在很多問題。首先,哈特曼波前傳感器在強(qiáng)光背景下容易受到背景干擾使探測圖像模糊,導(dǎo)致探測精度下降或信號丟失。在實(shí)際應(yīng)用中,部分空間目標(biāo)受到地球遮擋,只在臨近黎明和傍晚可以被觀測到,部分空間目標(biāo)只白天的固定地區(qū)上方和固定地方時(shí)出現(xiàn),因此實(shí)際觀測中對強(qiáng)背景條件下出現(xiàn)的空間目標(biāo)有觀測需求。其次,地基望遠(yuǎn)鏡也會受到散射光以及自身復(fù)雜漸暈的影響使得圖像具有非均勻性,導(dǎo)致了圖像質(zhì)量下降。最后,由于地基望遠(yuǎn)鏡成像圖像中通常出現(xiàn)密集的恒星背景和噪聲,圖像中密集的恒星背景和噪聲產(chǎn)生的虛警點(diǎn)給目標(biāo)檢測算法帶來巨大的數(shù)據(jù)量的問題。因此地基望遠(yuǎn)鏡在強(qiáng)背景下能夠清晰穩(wěn)定的高質(zhì)量成像,并最后快速準(zhǔn)確地檢測出空間目標(biāo),對于空間目標(biāo)探測和感知具有重要意義。本文對空間監(jiān)測圖像處理各環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入分析和研究,重點(diǎn)研究其在實(shí)際工程應(yīng)用領(lǐng)域的問題。本文主要研究內(nèi)容如下:1.研究了強(qiáng)背景下哈特曼傳感器中背景抑制問題。提出了一種哈特曼傳感器背景抑制算法,其通過分析圖像哈特曼傳感器中的信號的特... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

衛(wèi)星相撞示意圖

隨著人類航空技術(shù)不斷發(fā)展,運(yùn)載火箭的成本和運(yùn)載量不斷地優(yōu)化,人類運(yùn)載火箭發(fā)射越來越頻繁。另一方面,半導(dǎo)體、微機(jī)電、傳感器、材料星載一體化等方面技術(shù)的突破和進(jìn)步,與以往相比衛(wèi)星的尺寸縮小但功能卻得到了增強(qiáng),一次發(fā)射可以將更多地衛(wèi)星送入太空,這也使得人類發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量迅猛增長。如2018年12月4日Spaceflight Industries一次性發(fā)射了64顆小型衛(wèi)星[24],如圖2所示[25],其中(a)SpaceX一枚運(yùn)載火箭中的64顆小型衛(wèi)星(b)“星鏈”衛(wèi)星經(jīng)過位于智利塞羅托羅羅美洲天文臺上空時(shí)拍攝的圖像[25]。根據(jù)馬斯克的“太空互聯(lián)網(wǎng)”計(jì)劃,SpaceX未來將發(fā)射1.2萬星鏈衛(wèi)星,該計(jì)劃中發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)超過人類已知發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量總和。目前,地球軌道上的空間目標(biāo)數(shù)量逐年增加[26],與之對應(yīng)的火箭殘骸和發(fā)射活動產(chǎn)生的空間碎片數(shù)量逐年指數(shù)上漲。根據(jù)美國國家航空航天局(NASA)碎片模型的估計(jì),截止2017年1月,人造空間物體總重達(dá)7000噸,其中有超過3億的空間碎片大于1mm,超過65萬個(gè)空間碎片大于1cm,大于10cm的空間碎片預(yù)計(jì)也達(dá)到2萬以上[27]。特別是在低軌道區(qū)域,按照從2005年到2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,空間碎片的年增長率約為15%[28]。

根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌道距離地球表面的高度進(jìn)行分類,如圖1.3所示。空間碎片主要密布的分布在距地球600公里至1000公里的LEO位置處[27]。在空間中所有在軌的目標(biāo)中,能夠正常工作的航天設(shè)備僅占總數(shù)的5%;碎片占總數(shù)的13%;火箭碎片殘骸占總數(shù)的17%;失效的航天設(shè)備占總數(shù)的22%;其中解體的航天設(shè)備數(shù)量最大占總數(shù)的43%。軌道中的空間碎片分布如圖1.4所示[29],其中大部分是解體的航天器產(chǎn)生空間碎片。這些空間碎片嚴(yán)重影響了人類對地球軌道的空間資源的利用和開發(fā)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2923305