一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法技术

本发明专利技术公开了一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法，涉及天基深空探测技术领域，包括如下步骤：（1）根据相机的极限探测能力，设置导航星库极限星等值，进而建立导航星库，完成恒星成像建模。（2）根据空间目标轨道参数及反射特性，完成空间目标成像建模。（3）根据噪声及杂散光形成机理，更加真实的模拟出复杂空间背景。（4）根据相机的工作模式与曝光时间，完成多空间场景下空间目标数据集仿真。本发明专利技术提供了一种多场景下的天基空间目标图像模拟方法，为天基空间目标探测方法的研究提供了一种丰富的数据集生成方法。种丰富的数据集生成方法。种丰富的数据集生成方法。

【技术实现步骤摘要】
一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法


[0001]本专利技术涉及天基深空探测
，具体涉及一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法。

技术介绍

[0002]空间态势感知是指通过天基或地基设备理解太空环境状态的能力，主要包括空间目标的识别、监视、跟踪进而对一些空间事件进行行为评估。因此，它对合理占据与利用空间资源，保卫空间安全起到至关重要的作用。早在20世纪90年代，美国林肯实验室就率先研制出了世界首个天基SBV探测器，并搭载在MSX卫星上验证了地球同步轨道目标监视系统的可行性。受此启发，其他国家也相继搭建了自己的空间目标监视系统。由于实拍的天基空间目标图像数据集难以获得，因此天基空间目标仿真研究对天基空间目标的监视与跟踪系统的搭建与验证具有重要的理论意义。天基空间目标仿真是指利用坐标系的旋转及平移变换，将恒星及空间目标从惯性坐标系投影至光学系统的像素坐标系下，获得光轴指向下的模拟空间图像的过程。
[0003]根据曾德贤等人的《天基空间目标光学观测的仿真与可视化》（参见《系统仿真学报》，2008年20(s1)：209...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据观测相机探测能力，筛选导航星库，完成恒星背景成像模拟；步骤2、根据空间目标特性，完成空间目标成像模拟；步骤3、根据观测相机固有噪声、天基观测噪声及杂散光背景来源，完成观测相机固有噪声、天基观测噪声及杂散光背景的模拟；步骤4、根据观测相机工作模式及曝光时间，完成多空间场景下空间目标数据集构建。2.根据权利要求1所述的一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11、以观测相机探测能力为基础，对导航星表进行筛选，完成观测相机在各光轴指向下的恒星背景模拟，筛选条件如下：，其中，S是筛选后的导航星库，主要包括第i颗导航星的赤经、赤纬及星等，N为筛选后的导航星目录总数，为观测相机的极限探测星等；步骤12、只有当极限探测星等以下的恒星的赤经、赤纬与观测相机的光轴指向满足视场范围约束条件时，恒星才能成像在成像面上，约束条件如下：，其中，和为观测相机光轴指向的赤经赤纬，FOV为相机的视场大小；步骤13、恒星在天球坐标系E下的坐标计算如下：,其中，, 分别为天球坐标系下三维坐标；步骤14、通过旋转变换，计算出恒星在观测相机坐标系S下的坐标如下：,其中，分别为恒星在观测相机坐标系下三维坐标，C为根据观测相机的三轴姿态角，即偏航角、俯仰角、滚转角 计算的姿态旋转矩阵，表达式如下：
,步骤15、根据观测相机性能参数，恒星在像素坐标系下成像点坐标遵循如下公式：,其中，f是焦距，和是像元尺寸，和是靶面尺寸；步骤16、根据恒星星等与恒星亮度关系，恒星在观测相机成像面上单点最大灰度值由如下等式获得：,其中，bitnum是观测相机的位数，和分别为导航星目录中第i颗恒星星等及最大星等值；步骤17、采用如下模型描述能量弥散过程：,其中，I(x, y)为星点弥散区域能量，为星点的能量中心坐标，为方差，用于表示星点的能量集中度，(x, y)为星点弥散区域各星点的坐标，为星点总能量，exp()函数是以e为底的指数函数；至此，静态的恒星背景成像的模拟完成，得到的图像记为。3.根据权利要求2所述的一种天基复杂多场景空间目标仿真数据集构建方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤21、空间目标通过反射太阳光的辐射能量完成在成像面上的成像，太阳光在观测相机波长范围为的辐射强度由普朗克方程得到：
,其中，c是真空中光速，h是普朗克系数，T是黑体温度，k是玻尔兹曼常数，是波长；步骤22、假设太阳向空间中辐射的能量是均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汝进，朱梓建，淡冰冰，马跃博，刘恩海，龙鸿峰，梁震，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：