近地小天体监测和预警
近地小天体指的是那些轨道与地球轨道相交的小行星以及人造卫星等。这种类型的小行星可能会有与撞击地球的危险，因此对这些小卫星进行监测和预警具有重要意义。地基望远镜易受大气、天气等因素影响，只能在晴朗的夜晚进行观测，导致地基望远镜的观测时间短，且无法对来自太阳方向的小行星进行预警；天基探测具有布置灵活、不受大气和天气影响、覆盖范围大等优点，因此是小行星监测预警领域的发展趋势。
主题关键词： 光学观测图像处理近地小天体天基探测
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基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测
摘要：针对近地小天体监测和预警中极低信噪比运动目标难以检测的问题，提出了基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测方法，阐述了在时间区间上基于光场涨落分析的关联特征提取方法的原理。强背景信号的涨落在时间维度上具有稳定分布和稳定变化的特点，利用由目标运动导致的瞬态涨落在时间维度上分布的异常变化反演出暗弱运动目标的存在。首先将目标检测问题建模为基于单个像元灰度时序序列的一维信号检测问题，然后在时域上划分时间窗口，采用基于涨落分析的方法来提取关联特征，最后由关联特征的变化来检测目标信号。将该关联检测方法应用到一维时序信号仿真实验、暗弱运动目标仿真实验和近地小行星检测实验中，结果表明本文所提出方法的检测率和虚警率都显著优于其它几种经典常用方法，在仿真数据和真实数据中都有很好的检测效果。关键词：图像序列;涨落分析;高帧频;暗弱运动目标;近地小行星538|974|4<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-12-09基于GPU的小行星光学观测图像实时处理
摘要：小行星地基光学观测是小行星搜寻和性质研究的重要手段。近年来，小行星搜寻项目朝着大口径大视场的方向发展，探测能力提升的同时数据量也大大增长，为了提高小行星光学观测图像的处理速率，本文提出基于GPU的小行星光学观测图像实时处理方法。对Source Extractor算法进行研究，在满足提取精度的前提下，实现Source Extractor算法的简化和基于GPU的并行化；同时，采用Match匹配算法进行天文定位，并对Match匹配算法进行优化，提高算法适用性和准确率。实验结果表明：利用NVIDA GeForce GTX 2080Ti显卡搭建的实验平台实现简化和并行化后的算法，相比于CPU下的串行算法，提速比可达17（S/N阈值设置为3），且随着高性能显卡的进一步发展，提速比还有提升空间，此方法还适用于其他光学巡天观测图像的处理。关键词：小行星光学观测;目标提取;GPU;并行算法640|1398|3<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-12-09注意力卷积长短时记忆网络的弱小目标轨迹检测
摘要：红外弱小目标的轨迹检测是红外导引的一项关键技术，在小天体探测、导弹制导和战场侦察等航空航天领域具有重要地位。针对传统基于检测前跟踪技术的轨迹搜索算法存在需要事先获取目标的灰度分布函数或运动速度等先验知识限定条件的问题，提出了基于注意力机制卷积长短时记忆神经网络的弱小目标轨迹检测算法。这种算法通过3D卷积核提取连续15帧红外图像序列的短期时间维信息和空间维信息，结合卷积长短时记忆网络提取红外序列的长期时空信息，利用注意力机制关注与弱小目标运动轨迹有关的关键信息并舍弃无关信息，实现了网络端对端的预测输出。在5个红外图像序列上进行了均方根误差、平均绝对误差、峰值信噪比和结构相似度等4个客观度量指标的实验评估。结果表明，基于输出门注意力机制的卷积长短时记忆网络在均方根误差和平均绝对误差上相对于3DCNN，3D-ConvLSTM，3D-AIConvLSTM方法平均降低了32.8%和46.3%，在峰值信噪比和结构相似度指标上平均提高了18.3%和4.3%，能够优秀地检测低于6 pixel红外目标的运动轨迹，预测轨迹与真实轨迹非常吻合，且背景杂波残留最少，检测效果最优。关键词：弱小目标轨迹提取;红外序列;卷积长短时记忆网络;深度学习;注意力机制521|1305|8<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-12-09近地小行星基本物理性质的测光研究
摘要：暗弱的近地小行星一方面存在碰撞地球的威胁，另一方面，也正因为它是离我们人类最近的自然天体，成为人们研究太阳系行星和小天体起源和演化以及未来人类所需矿物质补充采取的目标。但是，利用地面望远镜，很难直接“看到”近地小行星大小和形状，对其质量和内部结构的测量就更困难。目前，人们多是利用小行星光度的测量值及其时序变化开展小行星形状、自转参数及物质组成的反演研究。本文选取适用于无大气天体表面的散射律，假设从简到繁的小天体形状（三轴椭球-Cellinoid椭球-凸面体），开展了包括近地小行星在内的小行星基本物理参数的反演研究。应用蒙特卡洛方法，实现了小行星凸面体反演参量（形状、自转轴指向、自转速率以及表面散射参数）的不确定性评估。利用Lommel-Seeliger椭球模型，分析了阿波罗型近地小行星（155140）2005UD的形状、自转轴及自转周期以及相位函数参数的测定；利用Cellinoid椭球体模型，实现了小行星（106）Dione的测光数据分析；利用凸面体模型，对小行星（103）Hera及（345）Hermentaria的测光数据进行了反演分析。针对观测数据少，且存在对地球碰撞危胁的近地小行星，可采用参数较少的Lommel-Seeliger椭球体光度模型，快速得到小行星的三维大小及自转参数的粗略估算。增加了3个形状参数Cellinoid椭球体模型可以提高对具有不对称峰值光变曲线的拟合。小行星凸面体模型对小行星光变曲线的拟合最好。新建立的凸面体模型加蒙特卡洛算法，实现了小行星凸面体模型中待测参数的最佳解及其不确定性的估算。关键词：近地小行星;测光观测;光度模型;形状;自转参数;表面散射性质656|805|3<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-12-09地球公转轨道危地小行星天基光学监测仿真研究
摘要：小行星监测预警是开展行星防御的前提，针对地基望远镜无法监测来自太阳方向小行星的问题，本文论证了地球公转轨道天基光学望远镜任务概念。考虑地球第三体引力摄动，建立了望远镜轨道维持模型；考虑小行星视星等约束和望远镜视场约束，建立望远镜对小行星的可见性模型，评估了地球公转轨道光学望远镜的观测和预警效能。仿真结果表明：施加约580 m/s的速度增量可使望远镜6年内的漂移距离相对初始状态不超过6%；对构建的危地小行星数据库，在极限视星等为24的条件下，地球公转轨道光学望远镜在6年内可观测84.5%直径超过140 m的危地小行星，能够对来自太阳方向的危地小行星进行有效预警。地球公转轨道望远镜对危地小行星具有较好的观测预警效能。关键词：行星防御;危地小行星;天基光学监测;地球公转轨道;轨道维持589|1449|11<HTML><网络PDF><Meta-XML>更新时间：2020-12-09
