[发明专利]一种低轨卫星探测半实物仿真系统及方法

摘要

本发明公开了一种低轨卫星探测半实物仿真系统及方法，属于卫星探测领域。本发明系统包括：红外场景生成模块用于生成目标的仿真图像；星上信息处理机主要完成对仿真图像的单帧相面目标检测任务；单星地面处理机对星上信息处理机下发的仿真图像和单帧目标粗检测结果进一步处理；地面综合信息处理机主要任务为对接收的各单星地面处理机的疑似目标相面轨迹进行融合重建目标三维轨迹，对该大系统中所有子系统进行运行控制、状态监控以及仿真参数初始化，仿真结束后对低轨卫星的各项性能指标进行评估；本发明还实现了一种低轨卫星探测半实物仿真方法。本发明系统利用有限的硬件资源，提高覆盖范围的同时，减少了资源开销。

主权项

1.一种低轨卫星探测半实物仿真系统，其特征在于，所述系统包括：地面综合信息处理机，用于对低轨卫星进行三维仿真演示，将目标特性和仿真推算得到的目标监控卫星位置和卫星相机指向视角发送至红外场景生成模块；将收到的目标像面轨迹进行融合，使用双星定位算法，重建目标三维轨迹，利用三维轨迹进行轨迹预报，通过轨迹预报结果和星上信息处理机的检测结果分析和评估低轨卫星的跟踪性能；红外场景生成模块，用于根据接收到的目标特性、目标监控卫星位置和卫星相机指向视角，在三维渲染引擎基础上结合红外建模算法，渲染生成监控卫星的长波、中长波、中波和短波的凝视图像，并将图像数据发送到对应的星上信息处理机；星上信息处理机，用于进行凝视图像的单帧目标检测，并向单星地面处理机发送凝视图像与检测结果；单星地面处理机，用于将单帧检测结果进行多波段融合，再对融合后连续多帧图像进行关联并去虚警获取目标，提取目标的详细信息，绘制目标像面轨迹，并将目标像面轨迹发送至地面综合信息处理机；所述地面综合信息处理机包括：环境模拟单元，用于通过使用STK仿真工具，根据输入的卫星轨道参数，模拟低轨卫星在轨运行的三维视景仿真，获得所有卫星运行各时刻的位置和速度信息，同时将所有卫星三维轨迹和目标三维轨迹发送至任务管理单元；根据任务管理单元选中的监控卫星和监控目标将卫星相机指向调节至目标所在位置，获得相机指向视角，传递给红外场景生成系统；任务管理单元，用于根据预设的目标优先级、卫星和目标的三维轨迹调度合适的卫星监控目标，并将选中的监控卫星发送至环境模拟单元；轨迹预报单元，用于根据收到的目标三维轨迹数据，在目标关机点借助STK卫星仿真工具的轨道外推功能完成对目标后续运行轨迹和落点的预报，并将轨迹预报结果发送至性能评估单元；性能评估单元，用于对轨迹预报结果和星上信息处理机的检测结果进行分析，评估低轨卫星跟踪目标过程的检测率、虚警率、漏检率、探测时间和轨迹预报精度；主机控制单元，用于初始化系统；使用双星定位算法，将目标由两个不同卫星相机拍摄图片获取的像面轨迹进行融合，推算获得目标的三维轨迹，并将目标三维轨迹发送至轨迹预报单元和任务管理单元；所述任务管理单元将每套星上信息处理机和单星地面信息处理机作为仿真的资源分配给被调度的卫星，当来新目标时，先判断是否有空闲的资源，若有则调度卫星监控目标，给被调度的监控卫星分配合适的空闲资源，否则将新目标的优先级和系统中正在监控的所有目标优先级进行对比，若新目标优先级高，则释放优先级低的目标对应的资源，将资源分配给被调度监控新目标的卫星，否则不调度卫星监控新目标。