本书系统介绍航天智能探测技术的基本原理与设计方法，包括地基探测和天基探测，讨论探测体制的现有框架及其智能化发展趋势。全书从空间目标探测的航天工程背景、基本概念和发展现状出发，介绍智能探测的理论基础与数学模型，包括探测传感器、数据采集与处理和深度学习算法等。在此基础上，分别阐述地基探测和天基探测的算法原理和典型应用。针对地基探测，介绍光学探测技术、无线电探测技术及其在目标智能识别、目标跟踪与精密定轨等方面的应用。针对天基探测，介绍可见光探测技术、红外探测技术及其在目标智能识别、航迹估计等方面的应用。最后，梳理未来航天智能探测的发展趋势及其在跨学科领域的应用前景。
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2003/9-2007/6，西北工业大学，飞行器设计，学士
2007/9-2010/4，西北工业大学，飞行器设计，硕士，导师：罗建军
2010/9-2015/6，慕尼黑工业大学，空间机器人学，博士，导师：Ulrich Walter2016/01-2019/12，西北工业大学航天学院，助理教授
2020/01-至今，西北工业大学航天学院，长聘副教授
2020/07-至今，西北工业大学航天学院，博士生导师空间机器人技术中国人工智能学会会刊《智能系统学报》青年编委
中国航天科技集团《飞控与探测》青年编委
中国自动化学会平行控制与管理专业委员会委员
中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员
陕西省空间操控技术青年创新团队核心成员
陕西省自动化学会智能机器人专业委员会委员
ICIUS2016国际会议Space Robotics分会主席
IEEE会员、航空学会会员、自动化学会会员
UR-AFDL机器人联合创新实验室负责人
深圳大学校外研究生导师
目录
序
前言
第1章 航天探测技术简介 1
1.1 空间目标概况 2
1.1.1 空间探测的基本目的 2
1.1.2 空间目标定义和分类 4
1.1.3 空间目标的特性和空间监视系统技术需求 7
1.2 空间目标探测发展现状 9
1.2.1 空间目标探测系统 9
1.2.2 空间目标探测技术 14
1.3 空间目标探测发展趋势 20
1.3.1 当前技术趋势分析 20
1.3.2 未来技术发展方向与挑战 21
习题 22
第2章 智能探测理论基础 23
2.1 目标智能探测模型 23
2.1.1 探测传感器原理与应用 23
2.1.2 数据采集与处理 29
2.1.3 空间探测数学模型 33
2.2 目标智能探测方法与原理 42
2.2.1 目标识别算法原理 42
2.2.2 目标预测算法原理 44
2.2.3 深度学习算法原理 51
2.2.4 时间序列预测算法原理 57
习题 60
第3章 地基探测原理 62
3.1 地基探测体制 62
3.1.1 地基光学探测 62
3.1.2 地基无线电探测 65
3.1.3 地基测控网 68
3.1.4 地基探测的发展趋势 69
3.2 地基空间目标特性分析 70
3.2.1 电磁波特性 70
3.2.2 光谱特性 71
3.2.3 运动学特性 72
3.3 地基探测数学模型 73
3.3.1 地基光学测量模型 73
3.3.2 地基雷达测量模型 75
3.3.3 传播介质修正 81
习题 87
第4章 地基智能探测系统设计及信息处理 88
4.1 地基智能探测系统设计 88
4.1.1 地基智能探测系统架构设计 89
4.1.2 地基智能探测系统的信息处理方案 91
4.2 地基智能识别与跟踪 93
4.2.1 目标智能识别概述 93
4.2.2 雷达的跟踪与识别 94
4.2.3 目标轨迹关联与确定 94
4.2.4 目标自跟踪方法 95
4.3 空间目标轨道确定方法 95
4.3.1 空间目标定轨问题 95
4.3.2 精密定轨方法 98
4.3.3 精密定轨误差分析 101
习题 106
第5章 天基探测原理 107
5.1 天基探测体制 107
5.1.1 天基探测手段 107
5.1.2 可见光探测原理及组成 108
5.1.3 红外探测原理及组成 109
5.1.4 可见光/红外复合探测原理及组成 110
5.2 天基空间目标特性分析 111
5.2.1 可见光辐射特性 111
5.2.2 红外辐射特性 113
5.2.3 表面反射辐射特性 115
5.3 天基空间目标信息处理 116
5.3.1 天基空间目标光学检测难点 117
5.3.2 天基空间目标检测与识别技术 118
5.3.3 天基空间目标跟踪技术 125
习题 136
第6章天基空间目标智能探测信息处理 137
6.1 天基空间目标智能识别 137
6.1.1 天基空间目标样本生成 137
6.1.2 天基空间目标光学特征快速鲁棒提取 138
6.1.3 天基空间目标自适应识别 140
6.2 天基空间目标智能航迹估计 143
6.2.1 天基空间目标运动航迹管理 143
6.2.2 天基空间目标运动航迹智能预测 144
6.2.3 天基空间目标局部盲区位置智能递判 148
6.3 天基空间目标智能探测仿真验证 149
6.3.1 天基空间目标样本生成 149
6.3.2 天基空间目标智能识别 150
6.3.3 天基空间目标智能航迹估计结果 151
习题 152
第7章 未来航天智能探测 153
7.1 未来航天智能探测的发展 153
7.1.1 航天智能探测的挑战 153
7.1.2 当前航天智能探测技术的局限性 158
7.1.3 潜在的智能探测方法与发展方向 162
7.2 未来航天智能探测应用领域 164
7.2.1 未来跨学科探测技术发展前景 165
7.2.2 未来航天智能探测的应用场景 166
习题 168
主要参考文献 170
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