一种空间碎片的检测系统技术方案

一种空间碎片的检测系统，包括帧转移ＣＣＤ图像装置；实时监测ＣＣＤ的曝光开始信号和结束信号，锁存ＣＣＤ曝光开始和结束时间信息的记时分系统；进行帧转移ＣＣＤ图像的实时采集的图像采集系分统；对帧转移ＣＣＤ图像进行综合分析，对帧转移ＣＣＤ图像的背景进行估计的图像背景估计装置；按照帧转移ＣＣＤ图像背景的估计结果，输入原始的帧转移ＣＣＤ图像，对帧转移ＣＣＤ图像进行全帧扫描，给出帧转移ＣＣＤ图像的扫描结果图像的全帧扫描装置；根据帧转移ＣＣＤ图像的扫描结果，采用不同的检测门限，综合星象的多种判断特征，检测出帧转移ＣＣＤ图像上的所有运动星象的运动星象检测装置；给出帧转移ＣＣＤ图像上的运动星象的检测结果的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种全新的空间碎片检测系统，在配备帧转移CXD((XD图像传感器)的 光学成像分系统的配合下，该系统能够根据给定的检测门限，灵活地采用单帧、多帧帧转移 CXD图像，对图像上的运动星象进行检测，完成空图像上运动星象的检测。伺服控制分系统 利用该系统的检测结果，实现图像上运动星象的跟踪。该系统是一种的非常好的空间碎片 检测系统。
技术介绍
在科研、军事等许多领域，都需要对空间碎片进行监视，给出空间碎片的每一个瞬 间在天空中的位置及其变化，确定空间碎片的运行轨道，从而获取空间碎片精确的信息。CCD的专利技术，替代了传统的照相观测，成为了空间碎片监视的有效手段之一，尤其 对中高轨道的空间碎片。对于科学级CCD来说，通常有三种读出方式全帧读出、行间转移 读出及帧转移读出方式。由于采用帧转移读出的CCD通常具有靶面小、读出速度快以及读 出的图像上星象几乎没有脱尾现象的优点。其在空间碎片监视中得到了较为广泛的应用。由于空间碎片监视过程中，由于图像的不同，对图像上运动星象的检测方法有很 多种。但是由于CCD在进行图像实时采集的过程中不仅有来自CCD自身读出电路误差因素， 而且有CCD工作环境及云层的影响因素，会影响CCD图像的背景起伏，给空间碎片的检测带 来影响，特别对暗弱的空间碎片的影响，从而增加了虚警概率，影响了检测成功率。
技术实现思路
本专利技术针对使用帧转移CCD的空间碎片测量系统，提供一种空间碎片检测系统。 该系统利用一种基于图像全帧扫描的空间碎片检测方法，能够采用单帧或者多帧CCD图 像，采用全帧扫描的方式，实现空间碎片的检测。经过测试，对于信噪比大于3的空间碎片， 本专利技术的检测成功率几乎可以达到100%，对于信噪比小于3，而大于2的空间碎片，本专利技术 的检测成功率几乎可以达到90%以上。伺服控制分系统利用该系统的检测结果，实现图像 上运动星象的跟踪。完成上述专利技术任务技术方案是一种空间碎片的检测系统，包括帧转移CXD图像 装置，该系统还包括实时接收GPS时间信号，实时监测CCD的曝光开始信号和结束信号，锁存CCD曝光 开始和结束时刻的时间信息的记时分系统；进行帧转移CXD图像实时采集的图像采集系分统；对帧转移CCD图像进行综合分析，建立帧转移CCD图像背景估计的数学模型，对帧 转移CCD图像的背景进行估计的图像背景估计装置；按照帧转移CCD图像背景的估计结果，输入原始的帧转移CCD图像，按照给定的阈 值，对单帧或多帧帧转移CCD图像进行全帧扫描，给出单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结 果图像的全帧扫描装置；根据单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结果，采用不同的检测门限，综合星象的 多种判断特征，检测出帧转移CCD图像上的所有运动星象的运动星象检测装置；空间碎片的检测系统根据上述输入数据，给出帧转移CXD图像上的运动星象的检 测结果的装置。检测结果可以提供给测量系统的跟踪系统使用，以实现对帧转移CCD图像 上运动星象的跟踪目的。帧转移CCD图像、图像背景估计结果、图像的全帧扫描结果及图像 中运动星象的检测结果并可以通过显示系统显示出来，以及存储在计算机系统的存储介质 中。输入单帧或者多帧帧转移C⑶的图像，依次通过本系统， 最后得到了图像中运动 目标的检测结果，提供给测量系统中的伺服系统使用，从而实现测量系统对空间碎片的跟S示ο所述图像采集系分统进一步包括用于控制帧转移C⑶装置，按照给定的曝光时 间，根据帧转移CCD的图像装置读出频率得到的采样频率(比如5Hz)采集CCD图像，将采 集的空间碎片及背景恒星的帧转移CCD图像传输道计算机内存指定的缓冲区中的装置。本专利技术提供一种基于图像全帧扫描的空间碎片检测系统，能够采用单帧或者多帧 CCD图像，采用全帧扫描的方式，实现空间碎片的检测。经过测试，对于信噪比大于3的空间 碎片，本专利技术的检测成功率几乎可以达到100%，对于信噪比介于2. 5到3之间的空间碎片， 本专利技术的检测成功率几乎可以达到90%以上。该方法的实际检测效果好，能够广泛地应用 到科研、及工程领域中。附图说明图1为本专利技术实施例1的流程图 具体实施例方式下面结合附图和实施例做进一步说明。如图1所示，一种空间碎片的检测系统1，包括帧转移CXD图像装置，1、记时分系统实时接收GPS时间信号，实时监测CXD的曝光开始信号和结束信号，锁存CXD曝光 开始和结束时刻的时间信息，包括年月日时分秒毫秒，准确到0.1毫米(毫秒？)。2、图像采集分系统图像采集分系统进行帧转移CCD图像的实时采集。它的工作流程是控制帧转移 CCD装置，按照给定的曝光时间，根据帧转移CCD的图像装置读出频率得到的采样频率(比 如5Hz)采集CCD图像，将采集的空间碎片及背景恒星的帧转移CCD图像传输道计算机内 存指定的缓冲区中。3、图像背景估计装置对帧转移CCD图像进行综合分析，建立帧转移CCD图像背景估计的数学模型，以用 于帧转移CCD图像的背景估计。4、图像的全帧扫描装置按照帧转移CCD图像背景的估计结果，输入原始的帧转移CCD图像，按照给定的阈 值，对单帧或多帧帧转移CCD图像进行全帧扫描，给出单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结5、运动星象的检测装置运动星象的检测过程就是，根据单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结果，灵活采 用不同的检测门限，综合星象的多种判断特征，检测出帧转移CCD图像上的所有运动星象 (可能是空间碎片，也可能是其他运动天体，比如小行星等)。6、空间碎片的检测系统根据上述输入数据，给出帧转移CXD图像上的运动星象的 检测结果的装置。检测结果可以提供给测量系统的跟踪系统使用，以实现对帧转移CCD图 像上运动星象的跟踪目的。帧转移CCD图像、图像背景估计结果、图像的全帧扫描结果及图 像中运动星象的检测结果并可以通过显示系统显示出来，以及存储在计算机系统的存储介 质中。输入单帧或者多帧帧转移C⑶的图像，依次通过本系统，最后得到了图像中运动 目标的检测结果，提供给测量系统中的伺服系统使用，从而实现测量系统对空间碎片的跟S示ο权利要求一种空间碎片的检测系统，包括帧转移CCD图像装置，其特征是，该系统还包括实时接收GPS时间信号，实时监测CCD的曝光开始信号和结束信号，锁存CCD曝光开始和结束时刻的时间信息的记时分系统；进行帧转移CCD图像的实时采集的图像采集系分统；对帧转移CCD图像进行综合分析，建立帧转移CCD图像背景估计的数学模型，对帧转移CCD图像的背景估计的图像背景估计装置；按照帧转移CCD图像背景的估计结果，输入原始的帧转移CCD图像，按照给定的阈值，对单帧或多帧帧转移CCD图像进行全帧扫描，给出单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结果图像的全帧扫描装置；根据单帧或多帧帧转移CCD图像的扫描结果，采用不同的检测门限，综合星象的多种判断特征，检测出帧转移CCD图像上的所有运动星象的运动星象检测装置；空间碎片的检测系统根据上述输入数据，给出帧转移CCD图像上的运动星象的检测结果的装置。2.根据权利要求1所述的空间碎片的检测系统，其特征是，所述图像采集系分统进一 步包括用于控制帧转移CXD装置，按照给定的曝光时间，根据帧转移CXD的图像装置读出 频率得到的采样频率采集CCD图像，将采集的空间碎片及背景恒星的帧转移CCD图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间碎片的检测系统，包括帧转移ＣＣＤ图像装置，其特征是，该系统还包括：实时接收ＧＰＳ时间信号，实时监测ＣＣＤ的曝光开始信号和结束信号，锁存ＣＣＤ曝光开始和结束时刻的时间信息的记时分系统；进行帧转移ＣＣＤ图像的实时采集的图像采集系分统；对帧转移ＣＣＤ图像进行综合分析，建立帧转移ＣＣＤ图像背景估计的数学模型，对帧转移ＣＣＤ图像的背景估计的图像背景估计装置；按照帧转移ＣＣＤ图像背景的估计结果，输入原始的帧转移ＣＣＤ图像，按照给定的阈值，对单帧或多帧帧转移ＣＣＤ图像进行全帧扫描，给出单帧或多帧帧转移ＣＣＤ图像的扫描结果图像的全帧扫描装置；根据单帧或多帧帧转移ＣＣＤ图像的扫描结果，采用不同的检测门限，综合星象的多种判断特征，检测出帧转移ＣＣＤ图像上的所有运动星象的运动星象检测装置；空间碎片的检测系统根据上述输入数据，给出帧转移ＣＣＤ图像上的运动星象的检测结果的装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓祥，
申请(专利权)人：中国科学院紫金山天文台，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]