[发明专利]一种空间目标三维信息实时探测系统

说明书

一种空间目标三维信息实时探测系统，包括偏振成像探测子系统、跟踪子系统、标定子系统以及跟踪转台子系统，偏振成像探测子系统、跟踪子系统、标定子系统设置在跟踪转台子系统右侧；跟踪子系统与标定子系统并排设置，跟踪子系统的光轴与标定子系统的光轴平行设置；偏振成像探测子系统设置在跟踪子系统与标定子系统下方，并且偏振成像探测子系统的光轴与跟踪子系统及标定子系统的光轴相垂直。本发明通过光机结构设计，将激光测距跟踪、可控标定与可见光、红外多谱段、多维度偏振成像探测相结合，实现了对空间碎片的实时探测。

技术领域

本发明属于空间目标三维探测技术领域，特别是涉及到一种空间目标三维信息实时探测系统，其探测包括激光测距与偏振成像。

背景技术

随着人类探索太空活动的逐年增多，空间碎片严重地威胁着在轨运行航天器的安全。光电观测技术在空间目标监视中占有重要的地位。国内外在利用偏振技术对空间目标进行观测方面展开了研究。

美国空军研究室的Keith Bush对近地轨道和同步轨道卫星的偏振特性进行了仿真，卫星太阳能电池板的偏振特性显著。卫星在不同时间表现出的偏振特性差异明显，造成这种差异的原因是太阳能电池板对太阳的跟踪转动；空间目标的偏振特性，在红外波段比可见波段更显著。在美国俄亥俄州Sulphur Grove观测站，Stead在光电望远镜上加上偏振分析器完成空间目标的偏振观测，测量到一个卫星的偏振度最大达39%。Sanchez 的研究表明目标的偏振特性与光辐射特性的特征有明显的差异，在光度信号强的时候约为10%，而到黎明光度特性弱的时候能够达到40%。

我国对空间的偏振成像探测主要有：解放军装备学院在天基、路基目标探测方面，提出了液晶可调谐连续全角度多光谱偏振成像技术；安徽光机所对航空航天基对地、气象观测可见光偏振成像方向进行研究，并研制出航空多波段偏振CCD样机、多角度偏振成像仪(DPC)航天样机与可见－近红外多波段偏振CCD相机等；西安交通大学在临近空间目标探测方面，提出了全光调制高光谱全偏振成像探测技术，并研制了相关设备。长春理工大学开展了分焦平面型微纳格栅滤光片工艺实现新方法的研究。

但是，目前对空间目标探测的偏振设备仍极少被研制，并且绝大多数光电望远镜都是利用强度进行探测，其探测信噪比低、探测难度大的问题已不能满足航天事业的飞速发展以及国防需求，因此现有技术当中亟需要一种能提升观测设备探测能力的关键器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空间目标三维信息实时探测系统，通过光机结构设计，将激光测距跟踪、可控标定与可见光、红外多谱段、多维度偏振成像探测相结合，实现了对空间碎片的实时探测，大幅度提高了探测器的识别能力。

一种空间目标三维信息实时探测系统，其特征是：包括偏振成像探测子系统、跟踪子系统、标定子系统以及跟踪转台子系统，其中，偏振成像探测子系统、跟踪子系统、标定子系统设置在跟踪转台子系统右侧；跟踪子系统与标定子系统并排设置，跟踪子系统的光轴与标定子系统的光轴平行设置；偏振成像探测子系统设置在跟踪子系统与标定子系统下方，并且偏振成像探测子系统的光轴与跟踪子系统及标定子系统的光轴相垂直。

这种空间目标三维信息实时探测系统的工作原理如下：首先由探偏振成像探测子系统的望远光学单元接收来自目标的光，经波长分光，分别对可见/近红外进行偏振探测成像，并对图像进行融合处理得出图像信息；再由跟踪子系统与跟踪转台子系统对目标进行实时跟踪，并获得测距信息；然后定期对由偏振成像探测子系统探测的图像进行精度检查，当精度不满足实际要求时，通过标定子系统重新对整个系统进行标定，从而完成对空间碎片的精确实时探测成像。