人工红外光照射地面目标的温度场数值分析

研究人工红外光照射地面目标的温度场对目标的探测、识别、红外特性的模拟以及成像系统的研制具有重要的意义.建立了自然环境下人工红外光照射地面目标的理论模型,通过建立导热微分方程和边界条件,得到了计算人工红外光照射目标时目标温度场的方法.以某建筑物的表面为例,对采用不同光照时间、不同光照功率以及不同光照距离时目标的温度场进行...     

地面目标表面温度及红外辐射的计算

目标表面温度和红外辐射的理论计算对红外热像的模拟、控制目标红外辐射进而实现红外隐身等领域有着重要意义。各种复杂因素的影响导致地面目标表面温度的计算非常复杂。边界条件对目标的表面温度理论计算精度有着重要的影响，分析了影响目标表面温度边界条件的各种因素，得到了计算地面目标表面温度的一般方法。以一维导热微分方程为例，计算了某建筑物墙壁外表面温度白天随时间的变化关系，并与实际测量值进行了比较，结果表明理论计算较为准确。最后在此基础上，对目标的红外辐射进行了理论计算和讨论。     

空间目标的红外辐射理论计算

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据,也是空间目标红外隐身技术研究的基础。获取空间目标的表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提。为了确定目标的表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程,求解了其表面温度场分布;然后计算了空间目标的红外辐射强度;最后对国外某型空间目标的表面温度场分布和红外辐射强度分布进行了数值计算并加以分析。计算结果验证了理论分析的正确性,对空间目标的探测具有一定的参考价值。     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

红外目标温度变化对被发现距离的影响研究

红外目标温度的高低影响着被发现的距离,隐身技术可以降低目标的表面温度.通过分析目标温度、红外辐射、光电探测等之间的关系,建立了目标温度与被发现距离的数学模型,通过仿真计算,给出了几种典型红外目标温度变化对被发现距离影响的结果,可为隐身技术手段的运用提供参考.     

大气层外弹道式目标红外特征的数值分析

讨论了有限元非等温性对辐射的影响,并给出了三结点三角形单元的辐射热流公式.在结点温差较小的情况下,平均温度法被证明是合理的.将大气层外弹道式目标视为点目标,使用平均温度法并利用有限元法分析得到的表面温度场计算了目标的红外辐射强度空间分布.在计算过程中考虑了目标空间方位的变化对红外辐射强度的影响,并提出空间辐射矩阵对目标飞行全程的红外辐射计算进行加速.     

空间目标温度场理论计算

获取空间目标表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提,为确定目标表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程;然后利用节点网络法,求解其表面温度场分布;最后对一个空间目标模型的表面温度场分布进行了数值计算并加以分析.     

地面目标红外立体特征

研究地面目标的红外立体特征,有助于全面掌握目标红外特性的细节,对红外热像的模拟、红外目标识别以及红外隐身设计等都有着重要的意义。文中通过对影响目标温度因素的定量分析,建立了地面目标表面温度的一般数学模型。以一维导热微分方程为例,计算了某建筑物墙壁不同方位的外表面温度在一天中随时间的变化关系,并与实际测量值进行了比较。在此基础上,最后对建筑物的红外辐射进行了理论计算和讨论。结果表明地面目标的红外立体特征在白天非常显著,在晚上的立体特征则没有白天显著。     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

人工光源对波门形心跟踪影响的分析

研究人工光源对红外成像跟踪的影响对保证跟踪稳定性具有重要的意义.文章以波门形心跟踪为例,详细介绍了波门形心跟踪算法的原理,在分析人工光源对形心跟踪的影响基础上,通过对不同光源照射参数时目标的形心跟踪效果进行了实验.结果表明:当光源照射参数不同时,目标的形心跟踪误差将不同,相同条件下,光照功率越大,光照时间越长,照射距离越近时,目标的形心误差越大,垂直照射比平行照射时的误差大.     

地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法

地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息综合作用的结果,因此可以利用目标的测试数据反演某些重要的缺失参数。针对冷静态目标,首先分析地面目标建模可能的缺失参数,通过调研及专家知识等预估缺失参数取值区间,基于灵敏度理论和正交试验法研究缺失参数对目标特性的影响程度,确定主要缺失参数,包括材料厚度、材料表面太阳吸收率和发射率。然后基于地面目标仿真数据或实测数据,结合共轭梯度法提出地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法,最后通过两个实例对该方法进行了验证。结果表明:利用该方法反演缺失参数后的典型测点计算温度与实际温度变化特性高度一致,不同时刻的温度数值误差最高不超过2 K。研究表明:该方法具有较好的准确性,未来可推广应用到非合作目标红外建模缺失参数反演与红外辐射特性预测研究中。     

转动红外探测器下地面远距离运动目标检测方法

地面远距离运动目标检测是红外成像防御中的关键技术之一。地面远距离运动目标检测指利用红外探测器对远距离运动目标实现自动探测和捕获。由于目标距离较远,在红外探测器上成像面积较小,同时远距离运动目标容易被遮挡,很难将目标从复杂的地面背景中提取出来。提出了一种能够在面阵红外探测器转动的条件下实现远距离地面运动目标检测方法。首先利用图像信息计算红外探测器的运动补偿参数并通过背景更新获取目标一次检测结果,然后采用光流法获取背景和目标的运动信息,通过计算背景和目标之间的运动信息相关性实现目标最终检测。实验采用多种场景对文中算法进行验证,结果表明该方法通过转动红外探测器可以扩大目标搜索区域,利用背景和目标之间运动信息的相关性有效地克服了目标遮挡、目标重叠和视差等问题。     

大气透明率对地面目标红外特性的影响研究

大气状况是影响地面目标红外特性的一个重要因素，在对影响目标表面温度环境因素分析的基础上，重点讨论了大气透明率对目标表面温度的影响，同时简单讨论了大气对红外辐射的衰减，最后把两者结合起来，讨论了大气透明率对目标红外辐射特性的综合影响。结果表明，虽然大气透明率的提高可能会造成目标白天表面温度的降低，但是由于大气对红外辐射的衰减作用，总的效果还是大气透明率越高，目标到达太空红外探测器上的辐射亮度越大。     

海面目标天基红外探测概率研究与分析

天基红外成像侦察有着常规空基、地基、海基军事侦察手段无法比拟的空间优势,业已成为世界上各大军事强国重点发展的一项重要的军事侦察技术。首先,从海面目标的天基红外探测条件出发,推导出极限探测条件下的阈值信噪比和目标等效条带数的数学表达式。然后,以此为基础得出海面目标天基红外探测的探测概率公式。最后,分析了噪声等效温差、探测器瞬时视场、卫星轨道高度、目标与背景的零视距的实际等效温差、目标临界尺度以及大气透射率对天基红外目标探测概率的影响。研究表明对于大温差、大尺度的海面目标,天基红外探测的探测概率相对较高,但在大气透射状况一般时,要通过天基红外观测平台探测小温差、小尺度海面目标较为困难。研究结果对天基红外探测器的研制与设计具有一定的借鉴意义。     

基于最简视觉显著性的红外目标快速提取方法

在红外深空目标跟踪系统中,为了能够从深空红外图像中快速提取微小目标,通过分析红外深空图像的特点,提出一种基于最简视觉显著性的红外目标快速提取方法。该方法在传统的视觉显著性的基础上,通过计算局部灰度最大值和目标像素的灰度平均值与邻域像素的灰度加权值的对比度组成特征向量,构造显著性模型,抑制背景并凸显目标,使之不但能够减少运算耗时,而且能够保证提取精度。通过对红外深空图像进行处理,实验结果表明该算法的运算时间仅为传统的视觉显著性算法的28%,且有较好的处理结果,证明了该算法的有效性。     

红外照射条件下目标和背景的亮度融合

从目标和背景亮度对比度的角度出发,构建了红外照射条件下目标和背景的亮度融合模型,得出了亮度融合的条件。针对红外探测中不同组合的目标和背景,探究了红外照射条件下亮度融合的适用对象,并进行了仿真验证。结果发现:通过红外照射的方式实现目标与背景亮度融合的方法,适用于与背景相比具有高发射率的亮目标和低发射率的暗目标,特别地,对于温度与背景相等的目标,实现某波段上与背景亮度融合的辐射照度等于温度为T(T=Tt=Tb)的黑体在该波段上的辐射出射度。最后,通过红外照射系统照射不同组合的目标和背景(亮目标和暗目标),一定程度上实现了中红外波段目标和背景的亮度融合,验证了理论的有效性。     

基于背景抑制和特征点检测的目标检测算法

空域远距离红外目标探测系统中,飞行目标多表现为点状或面状的小目标,像素数少,且常伴有低空地面物体的干扰.根据空域和地面在梯度变化上的不同和目标本身的特性,提出了一种基于地面背景抑制和特征点检测的红外空中目标检测算法.分析了地面和空域在梯度变化上的特点,根据梯度变化大的像素的整体统计信息划分了空域和地面在图像中的分布,再通过特征点检测实现了候选红外飞行目标的检测.该算法适用于纯空域和低空背景,经过对实际采集的大量红外图像的仿真表明,本文提出的算法具有很强的实用性和鲁棒性.     

装甲车辆与地面背景的热交互作用及红外仿真

为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆和地面之间热学以及力学的模型,采用了动网格方法对车辆目标在运动后对地面所产生的沉陷现象及在地面上留下的热痕迹进行模拟仿真。基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,计算了车辆在3种不同状态下与地面背景之间的热交互作用及红外辐射特征分布,并比较了模拟温度与实验测量温度的误差,验证了模型的精度。仿真结果表明:该方法对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有十分重要的意义。