專利名稱：一種空間碎片的檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種全新的空間碎片檢測系統(tǒng)，在配備幀轉移CXD((XD圖像傳感器)的 光學成像分系統(tǒng)的配合下，該系統(tǒng)能夠根據給定的檢測門限，靈活地采用單幀、多幀幀轉移 CXD圖像，對圖像上的運動星象進行檢測，完成空圖像上運動星象的檢測。伺服控制分系統(tǒng) 利用該系統(tǒng)的檢測結果，實現圖像上運動星象的跟蹤。該系統(tǒng)是一種的非常好的空間碎片 檢測系統(tǒng)。
背景技術：
在科研、軍事等許多領域，都需要對空間碎片進行監(jiān)視，給出空間碎片的每一個瞬 間在天空中的位置及其變化，確定空間碎片的運行軌道，從而獲取空間碎片精確的信息。CCD的發(fā)明，替代了傳統(tǒng)的照相觀測，成為了空間碎片監(jiān)視的有效手段之一，尤其 對中高軌道的空間碎片。對于科學級CCD來說，通常有三種讀出方式全幀讀出、行間轉移 讀出及幀轉移讀出方式。由于采用幀轉移讀出的CCD通常具有靶面小、讀出速度快以及讀 出的圖像上星象幾乎沒有脫尾現象的優(yōu)點。其在空間碎片監(jiān)視中得到了較為廣泛的應用。由于空間碎片監(jiān)視過程中，由于圖像的不同，對圖像上運動星象的檢測方法有很 多種。但是由于CCD在進行圖像實時采集的過程中不僅有來自CCD自身讀出電路誤差因素， 而且有CCD工作環(huán)境及云層的影響因素，會影響CCD圖像的背景起伏，給空間碎片的檢測帶 來影響，特別對暗弱的空間碎片的影響，從而增加了虛警概率，影響了檢測成功率。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對使用幀轉移CCD的空間碎片測量系統(tǒng)，提供一種空間碎片檢測系統(tǒng)。 該系統(tǒng)利用一種基于圖像全幀掃描的空間碎片檢測方法，能夠采用單幀或者多幀CCD圖 像，采用全幀掃描的方式，實現空間碎片的檢測。經過測試，對于信噪比大于3的空間碎片， 本發(fā)明的檢測成功率幾乎可以達到100%，對于信噪比小于3，而大于2的空間碎片，本發(fā)明 的檢測成功率幾乎可以達到90%以上。伺服控制分系統(tǒng)利用該系統(tǒng)的檢測結果，實現圖像 上運動星象的跟蹤。完成上述發(fā)明任務技術方案是一種空間碎片的檢測系統(tǒng)，包括幀轉移CXD圖像 裝置，該系統(tǒng)還包括實時接收GPS時間信號，實時監(jiān)測CCD的曝光開始信號和結束信號，鎖存CCD曝光 開始和結束時刻的時間信息的記時分系統(tǒng)；進行幀轉移CXD圖像實時采集的圖像采集系分統(tǒng)；對幀轉移CCD圖像進行綜合分析，建立幀轉移CCD圖像背景估計的數學模型，對幀 轉移CCD圖像的背景進行估計的圖像背景估計裝置；按照幀轉移CCD圖像背景的估計結果，輸入原始的幀轉移CCD圖像，按照給定的閾 值，對單幀或多幀幀轉移CCD圖像進行全幀掃描，給出單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結 果圖像的全幀掃描裝置；
根據單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結果，采用不同的檢測門限，綜合星象的 多種判斷特征，檢測出幀轉移CCD圖像上的所有運動星象的運動星象檢測裝置；空間碎片的檢測系統(tǒng)根據上述輸入數據，給出幀轉移CXD圖像上的運動星象的檢 測結果的裝置。檢測結果可以提供給測量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，以實現對幀轉移CCD圖像 上運動星象的跟蹤目的。幀轉移CCD圖像、圖像背景估計結果、圖像的全幀掃描結果及圖像 中運動星象的檢測結果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計算機系統(tǒng)的存儲介質 中。輸入單幀或者多幀幀轉移C⑶的圖像，依次通過本系統(tǒng)， 最后得到了圖像中運動 目標的檢測結果，提供給測量系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)使用，從而實現測量系統(tǒng)對空間碎片的跟
S示ο所述圖像采集系分統(tǒng)進一步包括用于控制幀轉移C⑶裝置，按照給定的曝光時 間，根據幀轉移CCD的圖像裝置讀出頻率得到的采樣頻率(比如5Hz)采集CCD圖像，將采 集的空間碎片及背景恒星的幀轉移CCD圖像傳輸道計算機內存指定的緩沖區(qū)中的裝置。本發(fā)明提供一種基于圖像全幀掃描的空間碎片檢測系統(tǒng)，能夠采用單幀或者多幀 CCD圖像，采用全幀掃描的方式，實現空間碎片的檢測。經過測試，對于信噪比大于3的空間 碎片，本發(fā)明的檢測成功率幾乎可以達到100%，對于信噪比介于2. 5到3之間的空間碎片， 本發(fā)明的檢測成功率幾乎可以達到90%以上。該方法的實際檢測效果好，能夠廣泛地應用 到科研、及工程領域中。


圖1為本發(fā)明實施例1的流程圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例做進一步說明。如圖1所示，一種空間碎片的檢測系統(tǒng)1，包括幀轉移CXD圖像裝置，1、記時分系統(tǒng)實時接收GPS時間信號，實時監(jiān)測CXD的曝光開始信號和結束信號，鎖存CXD曝光 開始和結束時刻的時間信息，包括年月日時分秒毫秒，準確到0.1毫米(毫秒？)。2、圖像采集分系統(tǒng)圖像采集分系統(tǒng)進行幀轉移CCD圖像的實時采集。它的工作流程是控制幀轉移 CCD裝置，按照給定的曝光時間，根據幀轉移CCD的圖像裝置讀出頻率得到的采樣頻率(比 如5Hz)采集CCD圖像，將采集的空間碎片及背景恒星的幀轉移CCD圖像傳輸道計算機內 存指定的緩沖區(qū)中。3、圖像背景估計裝置對幀轉移CCD圖像進行綜合分析，建立幀轉移CCD圖像背景估計的數學模型，以用 于幀轉移CCD圖像的背景估計。4、圖像的全幀掃描裝置按照幀轉移CCD圖像背景的估計結果，輸入原始的幀轉移CCD圖像，按照給定的閾 值，對單幀或多幀幀轉移CCD圖像進行全幀掃描，給出單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結
5、運動星象的檢測裝置運動星象的檢測過程就是，根據單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結果，靈活采 用不同的檢測門限，綜合星象的多種判斷特征，檢測出幀轉移CCD圖像上的所有運動星象 (可能是空間碎片，也可能是其他運動天體，比如小行星等)。6、空間碎片的檢測系統(tǒng)根據上述輸入數據，給出幀轉移CXD圖像上的運動星象的 檢測結果的裝置。檢測結果可以提供給測量系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)使用，以實現對幀轉移CCD圖 像上運動星象的跟蹤目的。幀轉移CCD圖像、圖像背景估計結果、圖像的全幀掃描結果及圖 像中運動星象的檢測結果并可以通過顯示系統(tǒng)顯示出來，以及存儲在計算機系統(tǒng)的存儲介 質中。輸入單幀或者多幀幀轉移C⑶的圖像，依次通過本系統(tǒng)，最后得到了圖像中運動 目標的檢測結果，提供給測量系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)使用，從而實現測量系統(tǒng)對空間碎片的跟
S示ο
權利要求
一種空間碎片的檢測系統(tǒng)，包括幀轉移CCD圖像裝置，其特征是，該系統(tǒng)還包括實時接收GPS時間信號，實時監(jiān)測CCD的曝光開始信號和結束信號，鎖存CCD曝光開始和結束時刻的時間信息的記時分系統(tǒng)；進行幀轉移CCD圖像的實時采集的圖像采集系分統(tǒng)；對幀轉移CCD圖像進行綜合分析，建立幀轉移CCD圖像背景估計的數學模型，對幀轉移CCD圖像的背景估計的圖像背景估計裝置；按照幀轉移CCD圖像背景的估計結果，輸入原始的幀轉移CCD圖像，按照給定的閾值，對單幀或多幀幀轉移CCD圖像進行全幀掃描，給出單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結果圖像的全幀掃描裝置；根據單幀或多幀幀轉移CCD圖像的掃描結果，采用不同的檢測門限，綜合星象的多種判斷特征，檢測出幀轉移CCD圖像上的所有運動星象的運動星象檢測裝置；空間碎片的檢測系統(tǒng)根據上述輸入數據，給出幀轉移CCD圖像上的運動星象的檢測結果的裝置。
2.根據權利要求1所述的空間碎片的檢測系統(tǒng)，其特征是，所述圖像采集系分統(tǒng)進一 步包括用于控制幀轉移CXD裝置，按照給定的曝光時間，根據幀轉移CXD的圖像裝置讀出 頻率得到的采樣頻率采集CCD圖像，將采集的空間碎片及背景恒星的幀轉移CCD圖像傳輸 道計算機內存指定的緩沖區(qū)中的裝置。
3.根據權利要求1所述的空間碎片的檢測系統(tǒng)，其特征是，所述鎖存CCD曝光開始和結 束時刻的時間信息包括年月日時分秒毫秒，準確到0.1毫秒。
全文摘要
一種空間碎片的檢測系統(tǒng)，包括幀轉移CCD圖像裝置；實時監(jiān)測CCD的曝光開始信號和結束信號，鎖存CCD曝光開始和結束時間信息的記時分系統(tǒng)；進行幀轉移CCD圖像的實時采集的圖像采集系分統(tǒng)；對幀轉移CCD圖像進行綜合分析，對幀轉移CCD圖像的背景進行估計的圖像背景估計裝置；按照幀轉移CCD圖像背景的估計結果，輸入原始的幀轉移CCD圖像，對幀轉移CCD圖像進行全幀掃描，給出幀轉移CCD圖像的掃描結果圖像的全幀掃描裝置；根據幀轉移CCD圖像的掃描結果，采用不同的檢測門限，綜合星象的多種判斷特征，檢測出幀轉移CCD圖像上的所有運動星象的運動星象檢測裝置；給出幀轉移CCD圖像上的運動星象的檢測結果的裝置。
文檔編號G01C1/02GK101846511SQ20101016021
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者張曉祥 申請人:中國科學院紫金山天文臺