本發(fā)明屬于衛(wèi)星探測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

美國(guó)最早開(kāi)始天基紅外預(yù)警系統(tǒng)的研究與探索，上世紀(jì)70年代美國(guó)推出的“國(guó)防支援計(jì)劃(dsp)”，于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中起到了重要作用，但是也暴露dsp系統(tǒng)對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈預(yù)警能力的不足，其中主要為對(duì)中短程導(dǎo)彈缺乏足夠的反應(yīng)時(shí)間。因此，于90年代美國(guó)啟動(dòng)了sbirs的衛(wèi)星系統(tǒng)研究，sbirs系統(tǒng)分為sbirs-high和sbirs-low兩部分,sbirs-high為對(duì)早期dsp系統(tǒng)的補(bǔ)充。sbirs-low于2002年改名為stss(spacetrackingandsurveillancesystem)。由于stss系統(tǒng)星座龐大，技術(shù)復(fù)雜，美國(guó)與2009年發(fā)射了兩顆演示驗(yàn)證星stss-demo，并隨后進(jìn)行了幾次目標(biāo)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其中的部分關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)美國(guó)已發(fā)布的消息可知系統(tǒng)采取的是walker-delta構(gòu)型，整個(gè)stss系統(tǒng)由20～30顆低軌衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星均配備一個(gè)寬視場(chǎng)捕獲傳感器和窄視場(chǎng)凝視傳感器，用于捕獲和跟蹤成像視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)。已有學(xué)者根據(jù)美國(guó)已發(fā)布的信息對(duì)stss系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)功能建模仿真研究，建立了stss對(duì)彈道導(dǎo)彈的探測(cè)預(yù)警模型，但是尚未有關(guān)于stss的半實(shí)物仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其目的在于采用模擬仿真軟件和實(shí)物對(duì)低軌衛(wèi)星進(jìn)行仿真，由此通過(guò)半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)探索低軌衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)飛行中段的監(jiān)控能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

地面綜合信息處理機(jī)，用于初始化系統(tǒng)；調(diào)用stk衛(wèi)星工具包對(duì)低軌衛(wèi)星進(jìn)行三維仿真演示，將目標(biāo)特性和仿真推算得到的目標(biāo)監(jiān)控衛(wèi)星位置和衛(wèi)星相機(jī)指向視角發(fā)送至紅外場(chǎng)景生成模塊；將收到的目標(biāo)像面軌跡進(jìn)行融合，使用雙星定位算法，重建目標(biāo)三維軌跡，利用三維軌跡進(jìn)行軌跡預(yù)報(bào)，通過(guò)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果分析和評(píng)估低軌衛(wèi)星的跟蹤性能；

紅外場(chǎng)景生成模塊，用于根據(jù)接收到的目標(biāo)特性、目標(biāo)監(jiān)控衛(wèi)星位置和衛(wèi)星相機(jī)指向視角，在openscenegraph三維渲染引擎基礎(chǔ)上結(jié)合紅外建模算法，渲染生成監(jiān)控衛(wèi)星的長(zhǎng)波、中長(zhǎng)波、中波和短波的凝視圖像，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)；

星上信息處理機(jī)，用于進(jìn)行凝視圖像的單幀目標(biāo)檢測(cè)，并向單星地面處理機(jī)發(fā)送凝視圖像與檢測(cè)結(jié)果；

單星地面處理機(jī)，用于將單幀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行多波段融合，再對(duì)融合后連續(xù)多幀圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)并去虛警獲取目標(biāo)，提取目標(biāo)的詳細(xì)信息，繪制目標(biāo)像面軌跡，并將目標(biāo)像面軌跡發(fā)送至地面綜合信息處理機(jī)。

進(jìn)一步地，所述地面綜合信息處理機(jī)包括：

環(huán)境模擬單元，用于通過(guò)使用stk仿真工具，根據(jù)輸入的衛(wèi)星軌道參數(shù)，模擬低軌衛(wèi)星在軌運(yùn)行的三維視景仿真，獲得所有衛(wèi)星運(yùn)行各時(shí)刻的位置和速度信息，同時(shí)將所有衛(wèi)星三維軌跡和目標(biāo)三維軌跡發(fā)送至任務(wù)管理單元；根據(jù)任務(wù)管理單元選中的監(jiān)控衛(wèi)星和監(jiān)控目標(biāo)將衛(wèi)星相機(jī)指向調(diào)節(jié)至目標(biāo)所在位置，獲得相機(jī)指向視角，傳遞給紅外場(chǎng)景生成系統(tǒng)；

任務(wù)管理單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)、衛(wèi)星和目標(biāo)的三維軌跡調(diào)度合適的衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，并將選中的監(jiān)控衛(wèi)星發(fā)送至環(huán)境模擬單元；

軌跡預(yù)報(bào)單元，用于根據(jù)收到的目標(biāo)三維軌跡數(shù)據(jù)，在目標(biāo)關(guān)機(jī)點(diǎn)借助stk衛(wèi)星仿真工具的軌道外推功能完成對(duì)目標(biāo)后續(xù)運(yùn)行軌跡和落點(diǎn)的預(yù)報(bào)，并將軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)送至性能評(píng)估單元；

性能評(píng)估單元，用于對(duì)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，評(píng)估低軌衛(wèi)星跟蹤目標(biāo)過(guò)程的檢測(cè)率、虛警率、漏檢率、探測(cè)時(shí)間和軌跡預(yù)報(bào)精度；

主機(jī)控制單元，用于初始化系統(tǒng)；使用雙星定位算法，將目標(biāo)由兩個(gè)不同衛(wèi)星相機(jī)拍攝圖片獲取的像面軌跡進(jìn)行融合，推算獲得目標(biāo)的三維軌跡，并將目標(biāo)三維軌跡發(fā)送至軌跡預(yù)報(bào)單元和任務(wù)管理單元。

進(jìn)一步地，所述性能評(píng)估單元中，

檢測(cè)率：

虛警率：

漏警率：

其中，基準(zhǔn)有目標(biāo)基準(zhǔn)有目標(biāo)，探測(cè)到的目標(biāo)個(gè)數(shù)，即為探測(cè)到的真實(shí)目標(biāo)個(gè)數(shù)；基準(zhǔn)無(wú)目標(biāo)，探測(cè)到的目標(biāo)個(gè)數(shù)，即為探測(cè)到的虛假目標(biāo)個(gè)數(shù)；基準(zhǔn)無(wú)目標(biāo)，未探測(cè)到的個(gè)數(shù)，即為漏檢的目標(biāo)個(gè)數(shù)；由軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果得到探測(cè)到的目標(biāo)集合；由星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果得到真實(shí)目標(biāo)的集合；

軌跡預(yù)報(bào)精度用預(yù)報(bào)落點(diǎn)和實(shí)際落點(diǎn)之間的球面距離衡量，球面距離l為：

其中，為預(yù)報(bào)落點(diǎn)的經(jīng)緯度，由軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果得到；為實(shí)際落點(diǎn)的經(jīng)緯度，由星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果得到；r為地球半徑；

目標(biāo)探測(cè)時(shí)間即為仿真系統(tǒng)中目標(biāo)出現(xiàn)到檢測(cè)到目標(biāo)之間的時(shí)間差，仿真中目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)間和檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)間可通過(guò)電腦時(shí)鐘進(jìn)行記錄。

進(jìn)一步地，所述任務(wù)管理單元將每套星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)作為仿真的資源分配給被調(diào)度的衛(wèi)星，當(dāng)來(lái)新目標(biāo)時(shí)，先判斷是否有空閑的資源，若有則調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，給被調(diào)度的監(jiān)控衛(wèi)星分配合適的空閑資源，否則將新目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)中正在監(jiān)控的所有目標(biāo)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行對(duì)比，若新目標(biāo)優(yōu)先級(jí)高，則釋放優(yōu)先級(jí)低的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的資源，將資源分配給被調(diào)度監(jiān)控新目標(biāo)的衛(wèi)星，否則不調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控新目標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述地面綜合信息處理機(jī)和紅外場(chǎng)景生成模塊通過(guò)反射內(nèi)存網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，地面綜合信息處理機(jī)和單星地面處理機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真方法，該方法包括以下步驟：

(1)輸入仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真初始化；根據(jù)輸入的衛(wèi)星軌道參數(shù)調(diào)用stk衛(wèi)星工具包對(duì)低軌衛(wèi)星進(jìn)行三維仿真演示，模擬生成所有衛(wèi)星運(yùn)行各時(shí)刻的位置和速度信息；

(2)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)、目標(biāo)運(yùn)行的三維軌跡和仿真得到的衛(wèi)星三維軌跡和調(diào)度合適的衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)；根據(jù)選中的監(jiān)控衛(wèi)星和監(jiān)控目標(biāo)在同一時(shí)刻的相對(duì)位置推算出監(jiān)控衛(wèi)星相機(jī)的指向視角；

(3)根據(jù)目標(biāo)特性、監(jiān)控衛(wèi)星位置和監(jiān)控衛(wèi)星相機(jī)指向視角在openscenegraph三維渲染引擎基礎(chǔ)上結(jié)合紅外建模算法，渲染引擎仿真生成監(jiān)控衛(wèi)星的長(zhǎng)波、中長(zhǎng)波、中波和短波的凝視圖像，并將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)四路圖像輸入接口發(fā)送到對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)；

(4)星上信息處理機(jī)進(jìn)行凝視圖像的單幀目標(biāo)檢測(cè)，并向單星地面處理機(jī)發(fā)送凝視圖像與檢測(cè)結(jié)果；

(5)單星地面處理機(jī)將單幀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行多波段融合，再對(duì)融合后連續(xù)多幀圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)并去虛警獲取目標(biāo)，提取目標(biāo)的詳細(xì)信息，繪制目標(biāo)像面軌跡；

(6)使用雙星定位算法，將目標(biāo)由兩個(gè)不同衛(wèi)星相機(jī)拍攝圖片獲取的像面軌跡進(jìn)行融合，推算獲得目標(biāo)三維軌跡，根據(jù)目標(biāo)三維軌跡數(shù)據(jù)，在目標(biāo)關(guān)機(jī)點(diǎn)借助stk衛(wèi)星仿真工具的軌道外推功能完成對(duì)目標(biāo)后續(xù)運(yùn)行軌跡和落點(diǎn)的預(yù)報(bào)，對(duì)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，評(píng)估低軌衛(wèi)星的跟蹤性能，包括：檢測(cè)率、虛警率、漏檢率、探測(cè)時(shí)間和軌跡預(yù)報(bào)精度。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)包括：

(21)有新目標(biāo)出現(xiàn)，判斷是否有空閑的星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)，若有，則進(jìn)入步驟(22)；則否，進(jìn)入步驟(23)；

(22)調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，給被調(diào)度的監(jiān)控衛(wèi)星分配空閑星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)；

(23)將新目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)中正在監(jiān)控的所有目標(biāo)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行對(duì)比，若新目標(biāo)優(yōu)先級(jí)高，則進(jìn)入步驟(24)；否則不調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控新目標(biāo)；

(24)釋放優(yōu)先級(jí)低的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)，將星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)分配給被調(diào)度監(jiān)控新目標(biāo)的衛(wèi)星。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特征及有益效果：

(1)本系統(tǒng)將一套星上信息處理機(jī)和單星地面處理機(jī)作為仿真活動(dòng)的資源，對(duì)一些需要重點(diǎn)關(guān)注的目標(biāo)賦予更高的優(yōu)先級(jí)，在仿真中優(yōu)先監(jiān)控，將活動(dòng)的資源盡可能的分配給星座中需要監(jiān)控的優(yōu)先級(jí)更高的目標(biāo)，利用有限的硬件資源，提高覆蓋范圍的同時(shí)，減少了資源開(kāi)銷(xiāo)；

(2)本系統(tǒng)是在仿真系統(tǒng)的仿真回路中接入部分實(shí)物的實(shí)時(shí)仿真，與其他類(lèi)型的仿真相比，本系統(tǒng)中接入部分實(shí)物進(jìn)行考察，從而使部件能在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的環(huán)境中得到檢驗(yàn)。因此，具有實(shí)現(xiàn)更高真實(shí)度的可能性，是仿真技術(shù)中置信度最高的一種仿真方法。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)連接示意圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)地面綜合信息處理機(jī)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)運(yùn)行流程圖；

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)目標(biāo)分配資源流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，在本發(fā)明實(shí)施例中低軌星座采用walker星座，為達(dá)到全球覆蓋能力，衛(wèi)星數(shù)目在20～30顆之間；在實(shí)施例中，為了減少硬件開(kāi)銷(xiāo)，讓有限的星上板卡達(dá)到最大的半實(shí)物仿真效果，將星上板卡作為可分配的活動(dòng)的資源，只有被調(diào)度的衛(wèi)星才具有獲得資源的資格；因此低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)中星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)的個(gè)數(shù)為衛(wèi)星數(shù)目的一半，各為14個(gè)；本實(shí)施例包括：

地面綜合信息處理機(jī)，用于初始化系統(tǒng)；調(diào)用stk衛(wèi)星工具包對(duì)低軌衛(wèi)星進(jìn)行三維仿真演示，將目標(biāo)特性和仿真推算得到的目標(biāo)監(jiān)控衛(wèi)星位置和衛(wèi)星相機(jī)指向視角發(fā)送至紅外場(chǎng)景生成模塊；將收到的目標(biāo)像面軌跡進(jìn)行融合，使用雙星定位算法，重建目標(biāo)三維軌跡，利用三維軌跡進(jìn)行軌跡預(yù)報(bào)，通過(guò)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果分析和評(píng)估低軌衛(wèi)星的跟蹤性能；

環(huán)境模擬單元，用于通過(guò)使用stk仿真工具，根據(jù)輸入的衛(wèi)星軌道參數(shù)，模擬低軌衛(wèi)星在軌運(yùn)行的三維視景仿真，獲得所有衛(wèi)星運(yùn)行各時(shí)刻的位置和速度信息，同時(shí)將所有衛(wèi)星三維軌跡和目標(biāo)三維軌跡發(fā)送至任務(wù)管理單元；根據(jù)任務(wù)管理單元選中的監(jiān)控衛(wèi)星和監(jiān)控目標(biāo)將衛(wèi)星相機(jī)指向調(diào)節(jié)至目標(biāo)所在位置，獲得相機(jī)指向視角，傳遞給紅外場(chǎng)景生成系統(tǒng)；

任務(wù)管理單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)、衛(wèi)星和目標(biāo)的三維軌跡調(diào)度合適的衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，并將選中的監(jiān)控衛(wèi)星發(fā)送至環(huán)境模擬單元；所述任務(wù)管理單元將每套星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)作為仿真的資源分配給被調(diào)度的衛(wèi)星，當(dāng)來(lái)新目標(biāo)時(shí)，先判斷是否有空閑的資源，若有則調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，給被調(diào)度的監(jiān)控衛(wèi)星分配合適的空閑資源，否則將新目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)中正在監(jiān)控的所有目標(biāo)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行對(duì)比，若新目標(biāo)優(yōu)先級(jí)高，則釋放優(yōu)先級(jí)低的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的資源，將資源分配給被調(diào)度監(jiān)控新目標(biāo)的衛(wèi)星，否則不調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控新目標(biāo)。

軌跡預(yù)報(bào)單元，用于根據(jù)收到的目標(biāo)三維軌跡數(shù)據(jù)，在目標(biāo)關(guān)機(jī)點(diǎn)借助stk衛(wèi)星仿真工具的軌道外推功能完成對(duì)目標(biāo)后續(xù)運(yùn)行軌跡和落點(diǎn)的預(yù)報(bào)，并將軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)送至性能評(píng)估單元；

性能評(píng)估單元，用于對(duì)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，評(píng)估低軌衛(wèi)星跟蹤目標(biāo)過(guò)程的檢測(cè)率、虛警率、漏檢率、探測(cè)時(shí)間和軌跡預(yù)報(bào)精度；

主機(jī)控制單元，用于初始化系統(tǒng)；使用雙星定位算法，將目標(biāo)由兩個(gè)不同衛(wèi)星相機(jī)拍攝圖片獲取的像面軌跡進(jìn)行融合，推算獲得目標(biāo)的三維軌跡，并將目標(biāo)三維軌跡發(fā)送至軌跡預(yù)報(bào)單元和任務(wù)管理單元。其中，所述雙星定位算法重建目標(biāo)三維軌跡具體方法為：對(duì)于空間目標(biāo)上某一點(diǎn)p，在衛(wèi)星相機(jī)c1上的映射點(diǎn)為p1，其圖像坐標(biāo)為(u1，v1)，在衛(wèi)星相機(jī)c2上的映射點(diǎn)為p2，其圖像坐標(biāo)為(u2，v2)。若假定相機(jī)c1的光心為o1，相機(jī)c2的光心為o2，由成像的針孔模型可知，點(diǎn)p既在o1p1的連線上，又在o2p2的連線上，即點(diǎn)p為o1p1和o2p2的交點(diǎn)，因此，利用最小二乘原理，解線性方程組就可以把目標(biāo)上某一點(diǎn)p的空間位置坐標(biāo)唯一確定下來(lái)；由目標(biāo)上所有點(diǎn)的坐標(biāo)得到目標(biāo)的空間位置，由目標(biāo)的在相機(jī)上圖像的軌跡就可得到目標(biāo)在空間中的軌跡。

紅外場(chǎng)景生成模塊，用于根據(jù)接收到的目標(biāo)特性、目標(biāo)監(jiān)控衛(wèi)星位置和衛(wèi)星相機(jī)指向視角，在openscenegraph三維渲染引擎基礎(chǔ)上結(jié)合紅外建模算法，渲染生成監(jiān)控衛(wèi)星的長(zhǎng)波、中長(zhǎng)波、中波和短波的凝視圖像，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)；

星上信息處理機(jī)，用于進(jìn)行凝視圖像的單幀目標(biāo)檢測(cè)，并向單星地面處理機(jī)發(fā)送凝視圖像與檢測(cè)結(jié)果；

單星地面處理機(jī)，用于將單幀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行多波段融合，再對(duì)融合后連續(xù)多幀圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)并去虛警獲取目標(biāo)，提取目標(biāo)的詳細(xì)信息，繪制目標(biāo)像面軌跡，并將目標(biāo)像面軌跡發(fā)送至地面綜合信息處理機(jī)。

所述性能評(píng)估單元中，

檢測(cè)率：

虛警率：

漏警率：

其中，基準(zhǔn)有目標(biāo)基準(zhǔn)有目標(biāo)，探測(cè)到的目標(biāo)個(gè)數(shù)，即為探測(cè)到的真實(shí)目標(biāo)個(gè)數(shù)；基準(zhǔn)無(wú)目標(biāo)，探測(cè)到的目標(biāo)個(gè)數(shù)，即為探測(cè)到的虛假目標(biāo)個(gè)數(shù)；基準(zhǔn)無(wú)目標(biāo)，未探測(cè)到的個(gè)數(shù)，即為漏檢的目標(biāo)個(gè)數(shù)；由軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果得到探測(cè)到的目標(biāo)集合；由星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果得到真實(shí)目標(biāo)的集合；

軌跡預(yù)報(bào)精度用預(yù)報(bào)落點(diǎn)和實(shí)際落點(diǎn)之間的球面距離衡量，球面距離l為：

其中，為預(yù)報(bào)落點(diǎn)的經(jīng)緯度，由軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果得到；為實(shí)際落點(diǎn)的經(jīng)緯度，由星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果得到；r為地球半徑；

目標(biāo)探測(cè)時(shí)間即為仿真系統(tǒng)中目標(biāo)出現(xiàn)到檢測(cè)到目標(biāo)之間的時(shí)間差，仿真中目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)間和檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)間可通過(guò)電腦時(shí)鐘進(jìn)行記錄。

如圖3所示，一種低軌衛(wèi)星探測(cè)半實(shí)物仿真方法包括以下步驟：

(1)輸入仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真初始化；根據(jù)輸入的衛(wèi)星軌道參數(shù)調(diào)用stk衛(wèi)星工具包對(duì)低軌衛(wèi)星進(jìn)行三維仿真演示，模擬生成所有衛(wèi)星運(yùn)行各時(shí)刻的位置和速度信息；

(2)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)、目標(biāo)運(yùn)行的三維軌跡和仿真得到的衛(wèi)星三維軌跡和調(diào)度合適的衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)；根據(jù)選中的監(jiān)控衛(wèi)星和監(jiān)控目標(biāo)在同一時(shí)刻的相對(duì)位置推算出監(jiān)控衛(wèi)星相機(jī)的指向視角；

(3)根據(jù)目標(biāo)特性、監(jiān)控衛(wèi)星位置和監(jiān)控衛(wèi)星相機(jī)指向視角在openscenegraph三維渲染引擎基礎(chǔ)上結(jié)合紅外建模算法，渲染引擎仿真生成監(jiān)控衛(wèi)星的長(zhǎng)波、中長(zhǎng)波、中波和短波的凝視圖像，并將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)四路圖像輸入接口發(fā)送到對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)；

(4)星上信息處理機(jī)進(jìn)行凝視圖像的單幀目標(biāo)檢測(cè)，并向單星地面處理機(jī)發(fā)送凝視圖像與檢測(cè)結(jié)果；

(5)單星地面處理機(jī)將單幀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行多波段融合，再對(duì)融合后連續(xù)多幀圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)并去虛警獲取目標(biāo)，提取目標(biāo)的詳細(xì)信息，繪制目標(biāo)像面軌跡；

(6)使用雙星定位算法，將目標(biāo)由兩個(gè)不同衛(wèi)星相機(jī)拍攝圖片獲取的像面軌跡進(jìn)行融合，推算獲得目標(biāo)三維軌跡，根據(jù)目標(biāo)三維軌跡數(shù)據(jù)，在目標(biāo)關(guān)機(jī)點(diǎn)借助stk衛(wèi)星仿真工具的軌道外推功能完成對(duì)目標(biāo)后續(xù)運(yùn)行軌跡和落點(diǎn)的預(yù)報(bào)，對(duì)軌跡預(yù)報(bào)結(jié)果和星上信息處理機(jī)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，評(píng)估低軌衛(wèi)星的跟蹤性能，包括：檢測(cè)率、虛警率、漏檢率、探測(cè)時(shí)間和軌跡預(yù)報(bào)精度。

如圖4所示，所述步驟(2)包括：

(21)有新目標(biāo)出現(xiàn)，判斷是否有空閑的星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)，若有，則進(jìn)入步驟(22)；則否，進(jìn)入步驟(23)；

(22)調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控目標(biāo)，給被調(diào)度的監(jiān)控衛(wèi)星分配空閑星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)；

(23)將新目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)中正在監(jiān)控的所有目標(biāo)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行對(duì)比，若新目標(biāo)優(yōu)先級(jí)高，則進(jìn)入步驟(24)；否則不調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)控新目標(biāo)；

(24)釋放優(yōu)先級(jí)低的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)，將星上信息處理機(jī)和單星地面信息處理機(jī)分配給被調(diào)度監(jiān)控新目標(biāo)的衛(wèi)星。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。