什么是 SDA？
常驻空间物体 (RSO) 是绕地球运行的人造物体。这些包括卫星、航天器和其他空间装置。另一类 RSO 是作为太空发射、太空飞行或航天器故障/破坏的副产品而形成的垃圾物体或碎片。目前，有超过 23,000 块小至 5 厘米的空间碎片。然而，众所周知，存在更多数量的更小的物体。空间域感知 (SDA) 是检测、跟踪和预测所有 RSO（包括空间碎片）运动的能力。
为什么 SDA 很重要？
现代生活的几乎所有方面都依赖于卫星技术，包括通信、媒体、商业、导航、农业和气象。有超过一千颗在轨运行的卫星，价值数万亿美元的投资，支撑着现代技术。保护这些资产免受干扰和破坏至关重要。开发 SDA 对于防止空间资产因意外碰撞而损失至关重要。
垃圾和碎片对太空的污染日益严重，使得广泛破坏太空资产的前景成为现实。经常发生涉及活动卫星和太空垃圾的碰撞；事实上，每年有 1 到 2 颗运行中的卫星因碰撞而丢失。最近，太空日益军事化，包括将武器秘密放置在轨道上以及太空本身作为战场的潜在用途，这使得监测太空利用变得至关重要。
SDA 上的工作
正在开发天基空间监视 (SBSS) 系统以实现 SDA。这个想法是部署一个立方体卫星网络，使用光学传感器（相机）共同观察和近地轨道。CubeSats 将被放置在低地球轨道 (LEO)（高度为 500–700 公里）。与大多数固定在地球表面的成像卫星不同，SDA CubeSats 将指向外部。这使得 CubeSats 能够清楚地观察到最远的轨道带，特别是包含最关键空间资产（用于通信、广播、情报等的卫星）的地球同步轨道 (GEO)。
GEO的监测
操作的概念涉及每个立方体卫星（通过姿态确定和控制系统或ADCS）定位自身，以在轨道上“锁定”GEO 中的预定义区域。因此可以检测到任何通过 CubeSat 视场 (FOV) 的 RSO。在成像时注视 GEO 中的一个区域会导致恒星被成像为条纹，而被监视的 GEO 区域中的 RSO 被观察为点。
LEO的监测
LEO 中的 RSO 相对于 SBSS 卫星的速度会高得多，因此当使用光学传感有效载荷在长时间曝光下成像时，它们往往会形成“条纹”。LEO 物体的检测通常是通过检查条纹的线性特征来完成的。
基于上述设置，正在研究 GEO 和 LEO 中 RSO 光学检测的数学基础，以及计算机视觉和机器学习算法在检测中的应用。特别是，我们开发了几种检测前跟踪 (TBD) 算法，专门用于 GEO 中 RSO 的光学检测，以及用于 LEO 监视中的条纹发现的基于深度学习的技术。