空间光电对抗中联合探测与自主跟瞄技术研究

摘要

空间对抗技术涉及国家安全和利益，是未来军事的支撑技术之一。而空间光电对抗则是空间对抗的核心技术，是一种最具操作性和可行性的对抗方法。
　　本文根据空间光电对抗的需求，针对不同的对抗目标，提出了一种对抗目标的复合探测技术，并针对空间目标的特点，给出了在小型卫星平台上实施对空间对抗目标的自主捕获跟踪方法，探讨了目标的瞄准与捕获及平台适应性，提出了解决空间瞄准的轴间运动耦合方法和抑制平台振动对瞄准精度影响的新方法。在此基础上，设计了一套满足空间应用需求的目标精确瞄准控制系统，得到了良好的控制效果。主要工作包括：
　　1.为解决空间光电对抗在不同的背景下的探测问题，提出了一种复合探测方法，建立了复合探测模型。针对复合探测中的三种不同方式在实施空间探测中的优缺点，从理论上论证了在小型卫星平台上展开目标探测的可行性，为进行下一步的具体设计提供了技术途径。详细地给出了不同的融合方案时联合探测概率与探测距离的关系。利用多传感器数据融合的理论，探讨了对它们进行融合的方法。对系统设计具有好的指导意义。
　　2.对复合探测中的探测概率与虚警概率进行了分析。为提高探测概率，降低虚警概率提出了一种基于场景判断的自适应阈值设计方法和阵列器件探测中的帧互补抑制虚警方法，为未来进行天基自主飞行的光电对抗的探测需求提供了设计依据，为具体实施提供了选择的策略。
　　3.提出了一种新的自主飞行中的瞄准方法，解决了空间目标远距离自主瞄准方向的确定和近距离的局部对准。结果表明该方法针对远距离瞄准，其结果与STK卫星仿真软件的数据符合得非常好，局部对准以假定的目标计算，达到0.35o分辨率，满足小视域侦察卫星的对准需求。
　　4.建立了描述跟瞄系统的运动模型和评价跟踪性能模型。从三个方面展开了空间跟瞄平台的耦合问题讨论。针对空间跟瞄平台的耦合问题，提出了一种基于MIMO解决轴间运动耦合方法，该方法理论完备，仿真证明解耦有效。提出了一种采用频域转换抑制平台振动对瞄准精度影响的方法，仿真显示在谐振点的补偿可以达到20dB。
　　5.结合一个典型的空间精确瞄准的任务需求，设计了一套星载跟踪瞄准系统的控制器，并对部分设计方法进行了实验验证。其中重点探讨了星载跟踪瞄准系统的控制器设计的基本原则，硬件架构与设计方法，给出了控制器设计过程。实际的测量结果表明，设计达到预定指标。