天基监测空间碎片有效载荷效能评估方法研究

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1、第26卷第2期航天电子对抗27天基监测空间碎片有效载荷效能评估方法研究李怀锋，陈新龙，李志，王爱明，张志民，何宗波(航天科技集团第五研究院研究发展中心，北京100094)摘要：介绍了用于天基空间碎片监测的主要载荷，包括可见光监测相机、微波雷达和激光雷达。根据评价指标体系，按照评价指标设计的原则，设计出评价指标的体系结构，建立基于AHP(采用层次分析法)的综合指标评估模型。利用评估模型实现对三种监测载荷进行评价分析，选择出效能最优的有效栽荷。为天基监测载荷评估提供科学依据与评估方法。关键词：可见光监测相机；微波雷达；激光雷达；采用层次分析法中图分

2、类号：TN976文献标识码：AStudyonperformanceevaluationsystemforthespace-basedorbitaldebrissurveillancepayloadsLiHuaifeng，ChenXinlong，LiZhi，WangAiming，ZhangZhimin，HeZongbo(ResearchandDevelopmentCenter，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Themainsatellitepayloadsuse

3、dinthespace-basedorbitaldebrissurveillancesystemareintro—duced，includingcamera，microwaveradarandlidar．Theevaluationstructureisdesignedbasedontheevalua—tionindexsystemanddesignprinciple．ThesynthesizeindexevaluationmodelisestablishedbasedontheAHP．AccordingtOtheanalysisofthethr

4、eeabovesurveillancepayloads，theevaluationmodelchosetheoptimizedpayload．Therefore，theperformanceevaluationsystemprovidesthesciencefactandtheevaluationmethodforthespace-basedsurveillancepayloads．Keywords：camera；microwaveradar；lidar；AHPl天基空间碎片监测的主要技术手段目前，天基空间碎片监视的主要技术手段包括可见光监测相

5、机、微波雷达和激光雷达等监测手段。(1)可见光监测相机对于运行在非地影区的空间碎片，可利用可见光手段进行监测。当空间碎片距离较远时可将空间碎片作为点目标，作用距离主要取决于空间碎片亮度、可见光监测器灵敏度和背景。不考虑太阳照射角度，空间碎片的亮度主要与空间碎片的大小和反射率有关。对于天基测量而言。如果采用合适的观测方向，避免地球亮背景、太阳和月亮的影响，可见光监测器看到的背景基本为深空黑背景，与地面相比，相对背景影响较小。此外，低噪声、高灵敏度的大面阵可见光监测器已经在收稿日期：2009—09—23；2010一03—20修回。作者简介：李怀锋(

6、1976一)，男，高工，博士，主要研究方向为天基空间目标监视。地基空间监测和天基对地成像中得到了广泛应用，其监测灵敏度已可满足天基监测的要求。与红外焦平面器件相比，高灵敏度的制冷大面阵CCD技术也相对容易引进，CCD大面阵拼接技术也已比较成熟。目前，可见光是最成熟的空间监测手段，监测能力强，基本可以满足空间碎片监测的要求。如美国天基可见光相机SBV的口径仅150mm，能监测地球白昼区域上方100km、距离相机3000km外的反射率为0．8、直径22cm的空间目标。(2)微波雷达微波探测是一种主动空间碎片监测方式，通过向空间发射微波信号，检测信号

7、回波来确定空间碎片的位置及速度。微波雷达即根据微波监测原理研制的空间碎片监测设备，微波雷达可以采用抛物反射面天线或相控阵天线，抛物面天线波束方向一般通过机械控制扫描跟踪，相控阵天线的波束方向是电扫描控制，能够实现多目标搜索跟踪。微波雷达由天线、馈源、微波产生与发射装置、信号接收与处理装置伺服系统(机械28航天电子对抗2010(2)伺服、电扫描)组成。微波雷达的优点主要体现在以下几个方面：①不受光照条件限制，可实现全天时与全天候监测；②可同时获取空间碎片相对位置与相对速度信息；③可实现大范围内空间碎片的快速搜索与捕获。但是，为了实现远的作用距离，

8、微波雷达的功率需求比较大；天线辐射阵面散热量较大，需要专门的热控措施。因此，微波雷达适用于近距离大视场内空间碎片发现、跟踪与测量，主要应用于供电能力和