空间场景目标距离选通成像探测与非线性图像反演理论研究

天基激光距离选通成像技术在反卫星导弹、反动能武器等方面发挥着举足轻重的作用，是空间光电对抗领域的一项关键技术和具有开拓性和前瞻性的应用基础研究课题。.距离选通成像空间场景目标表现为典型闪烁、模糊成像特性，对比度低，图像特征信息微弱，几何、纹理、矩、形态学等线性特征不明显。常规的目标检测、图像处理等理论难以解决强背景状态下的空间场景目标探测与识别问题。项目提出了空间场景目标距离选通成像探测与非线性图像反演理论研究。把强背景下空间场景目标检测看成一个反问题求解，充分挖掘空间场景图像中的最能表征闪烁、模糊成像目标的非线性特征，分析空间场景目标的非线性特征，研究非线性图像反演理论和方法；利用启发式的Monte Carlo方法，研究完全非线性寻优的图像反演方法；建立距离选通成像目标的特征联想模型，解决空间目标探测过程中由于闪烁引起的目标间断和丢失问题。该项目完成将为我国空间目标探测提供理论和技术。

在分析空间背景辐射特性基础上，利用目标表面的双向反射分布函数（BRDF）和激光雷达散射截面（LRCS），研究了空间目标的可见和红外辐射特性以及激光散射特性，并对大气对空间目标光学特性的影响情况进行了分析。. 系统地建立了基于“猫眼效应”的空间目标激光主动探测系统的发射系统、大气传输、“猫眼目标”、接收系统和扫描搜索伺服系统各子系统的性能模型，利用系统优化设计思想，提出了基于“猫眼效应”的空间目标激光主动探测系统的技术指标。经仿真演示证明，提出的技术指标完全满足定位空间目标的任务要求。此外，提出采用非线性光学相位共轭的微弱激光信号检测技术，在对接收到的激光回波进行放大和相位共轭、补偿了大气扰动基础上，再将激光回波输入到探测器系统和信息处理系统，进行目标探测、识别，具有远距离、全天时、高灵敏度特点。. 分析了激光主动成像系统组成、原理以及关键技术，建立了星载激光主动成像系统调制对比度、作用距离、分辨力和成像特性等探测性能模型，经仿真计算和系统优化设计，提出了非扫描式直接探测星载激光主动成像探测系统的技术指标。通过相应性能指标的仿真计算，证明其技术指标完全满足星载环境下利用激光主动成像技术探测空间目标的任务要求。此外，在星—星跟踪规律及星载跟踪系统性能指标分析的基础上，运用控制理论设计出高性能的复合轴控制系统，可以满足星载平台环境下对空间目标的精密跟踪探测。. 实现了空间目标探测功能、性能和行为的仿真演示。仿真运行的结果表明：空间目标光电探测仿真演示系统能够完成设计目标要求的演示与验证任务。