探测距离是衡量空间目标天基可见光相机探测、识别能力的一项重要指标。本文从辐射度学和光度学出发,通过对目标光度特性、天空背景特性、CCD噪声特性进行计算分析,建立了信噪比模型,信噪比模型是关于探测距离和成像像元个数的隐式。根据Johnson法则中成像像元个数与探测效果的对应关系,得出探测信噪比、探测距离与探测效果之间的关系。最后,以美国林肯实验室研制的传感器SBV为例,通过Matlab进行仿真计算。为天基光学探测的性能评估和传感器设计提供了一定的参考。

在经典微光系统视距探测方程基础上,从大气透过率和光谱匹配等方面进行修正,可以建立更加实用和完善的视距探测方程.本文利用修正的微光成像系统视距理论,结合车辆驾驶夜视仪,对各参数间的关系及视距性能影响进行了分析,并对典型环境条件和特定目标背景下的视距进行了理论估算,与其综合夜视性能的实验结果相符,达到车辆驾驶夜视仪的各项预期指标,因此验证了经修正后的视距探测方程的实用性,同时证实了系统参数设计的合理性.

在使用区截装置的测速系统中,为了扩大靶面面积,适用于大口径的高速飞行物体的速度测量,系统采用没有反射装置的光幕做为靶面。通过理论分析了光幕探测距离的影响因素,并通过实验验证系统的实际探测性能,系统在距离镜头1 300 mm处,形成一个半径为400 mm的圆形有效探测区域,面积为0.502m^2。在这个范围内,直径大于等于40 mm的物体通过时都可以被系统检测到。最后对其指标的改进根据不同的影响参数提出相应的解决方案。光幕靶在完成过靶目标探测的同时,简化了机械结构,易于调节,大大缩小了体积,减轻了质量,同时降低了成本,更加方便于野外实际应用。

为了准确计算主动成像系统的工作距离，利用激光照明模型，根据成像过程中影响系统成像质量的因素，建立了激光主动成像系统的信噪比模型。根据相机发现识别目标所需要的信噪比阈值，脉冲激光器、ICCD接收器的性能指标，大气消光系数等参数，推导出激光主动成像系统的工作距离公式。利用工作波长为O．532μn的脉冲Nd：YAG激光器，CCD相机，以及基于CPLD技术设计的距离选通同步控制板，进行了主动成像实验，并且完成了系统探测距离的计算与仿真。