卫星表面褶皱会对卫星的光学散射特性产生显著影响,进而影响光学设备对目标的探测,而关于卫星褶皱表面光学散射特性的研究大多将褶皱近似为漫反射材料,导致近似误差大且缺乏依据的问题。以卫星表面常用包覆材料银色聚酰亚胺薄膜为研究对象,借助三维(3D)建模技术实现对空间目标褶皱表面的模拟,通过计算不同入射角和观测角时目标的光学横截面积,定量研究了不同程度的褶皱对目标光学散射特性的影响。结果表明:褶皱使目标峰值散射变暗,但使探测器的可观测范围变大,由平整表面5°镜面反射角发散至褶皱表面约42°可观测反射角,对散射特性产生了巨大影响;在对卫星进行光学特性研究时,需结合卫星的加工情况对目标表面进行相应的褶皱处理,以提高分析精度。

空间目标光学横截面积(OCSA)的准确计算是空间目标特性分析及识别的重要基础和前提之一。针对面元网格法计算OCSA实时性差，计算机图形学方法对材质的双向反射分布函数(BRDF)描述能力弱等问题，提出了一种基于OpenGL拾取技术的复杂空间目标OCSA计算方法。通过OpenGL拾取技术实现面元的一次遮挡判断，再基于改进Z缓冲技术实现面元的二次遮挡判断，在实现计算实时性的基础上保留了面元的详细信息，使高精度BRDF模型应用及OCSA精确计算得以开展。设计了嵌套式圆柱体和实际卫星模型并计算了其OCSA值，其中嵌套圆柱体OCSA的计算误差小于0.08%，在普通计算机上运行的平均耗时小于0.01 s，对卫星OCSA的计算平均耗时小于0.1 s，验证了本文方法的正确性和实时性。