概述
哈尔滨工业大学 2016 年工学硕士学位论文（光学工程，导师丛明煜教授，航天学院），77 页。作者孙大林——即云盘中另一位已归档人物（孙大林2020晋升国岗助理研究员二级申请表，工程化中心上位机软件工程师）的求学阶段作品。本论文与其后来做仪器上位机/调度算法的职业轨迹同源的工程素养底子：面向对象建模 + 多软件系统集成。
课题：面向我国天基导弹预警系统的地面仿真需求，基于 STK（AGI 的 Satellite/System Tool Kit）设计实现”天基导弹探测场景仿真系统”，演示并分析单颗预警卫星对导弹主动段/中段的探测任务。
核心内容
1. 背景与信号链路建模（第 1-2 章）
- 单颗预警卫星被动观测只能获取角数据（方位/高低角），属不完备观测；三星以上组网才能定空间位置。地球背景杂波显著影响探测概率与虚警概率。
- 红外探测信号链路五要素：导弹目标（尾焰辐射源）→ 成像背景（临边/地面/海洋/大气/星空）→ 传输路径（大气，受天气影响）→ 观测平台（卫星）→ 载荷（光学系统+焦平面探测器）。
- 数学建模三块：
- 位姿关系模型：导弹位姿模型、卫星位姿模型、星-箭相对位姿模型，重点是多种坐标系间的变换；
- 尾焰辐射特性模型：基于导弹尾焰辐射经验公式；
- 目标信号探测模型：辐射信号从目标传输到天基平台的链路推算。
- 国外对标：美国 DSP → SBIRS-High（GEO 4 + HEO 2，扫描+凝视双载荷配合，发射后 20 秒报指挥中心）→ SBIRS-Low（24 颗 LEO 大倾角组网星，星间链路接力跟踪）；俄罗斯”眼睛”/“预报”系列。成熟仿真软件：VISTAS、SSGM、AST、MODTRAN（大气传输）、ASAP（3D 重构）。
2. 仿真系统设计（第 3 章）
- 总体架构 = 场景仿真子系统 + 任务分析子系统 + 软件间接口设计，多软件功能互补集成（STK 管轨道/姿态/可见性覆盖分析，自研模块管辐射与探测链路）。
- 场景仿真子系统四模块：导弹仿真、卫星仿真、载荷仿真、场景驱动。
- 任务分析子系统：评估不同目标信号强度、载荷类型、探测器性能下的探测效果；支持卫星姿态调度、载荷视线调度的可视化演示。
3. 集成与应用（第 4 章）
- 面向对象方法开发，STK 作可视化与轨道/位姿引擎，自研模块经接口（COM/脚本类互联，STK 对外接口）集成。
- 设计主动段、中段两类探测任务案例，仿真结果与经验预期值相符，系统定位为”演示平台 + 探测能力评估实验工具”。
关键概念
- 扫描载荷 + 凝视载荷配合模型：扫描载荷发现超阈值疑似目标 → 凝视载荷调视线跟踪 → 星上滤波排虚警 → 下传地面指控。这是全书场景驱动的时序骨架。
- 不完备观测：单星被动测角无法测速/测距，星座联合观测才完备。
- 多软件互补集成是本文工程主线：不重造轨道力学轮子，用 STK 出位姿，自研只做辐射传输与探测评估。
可行动点 / 复用价值
- 多软件集成范式（成熟引擎出数据 + 自研模块做领域计算 + 接口粘合）对仪器软件（如上位机 + 厂商 DLL + 自研算法层）完全同构，可作架构参照。
- 坐标系链与位姿变换建模是共聚焦/流式项目中运动台-相机几何问题的通用数学底座。
关联
- 孙大林2020晋升国岗助理研究员二级申请表（同一作者的职业阶段记录）
- 共聚焦显微镜项目相关文档索引