海洋环境对红外诱饵弹干扰特性建模及仿真

在复杂海洋背景下,诱饵弹的发射对海面环境及舰船目标的干扰影响不可忽略。为了实时计算耦合的红外海洋干扰场景,利用了舰载和机载诱饵弹空时域分布特性及红外辐射模型,分析了诱饵弹在红外波段的工作特点;根据诱饵弹与海洋环境的辐射能量作用机理,利用双向反射率分布函数建立了海面面元的散射特性模型;构建了基于GPU并行运算的海上诱饵弹干扰场景渲染框架,实现了复杂海洋环境中舰载和机载诱饵弹干扰结果的实时计算;评估了舰载和机载诱饵弹对舰船成像结果的影响,并定量分析了舰船对比度随诱饵弹发射角度及观察高度的影响,为复杂海环境目标的侦查探测算法研究、诱饵弹开发提供了依据。     

舰载红外告警分系统的告警距离研究

红外侦察告警设备在战场上已被广泛采用,而红外告警器的告警距离成为决定红外告警系统设计的关键技术。红外告警器可以装备在固定翼飞机、直升机、舰艇、坦克和底边目标上。本文基于舰载红外告警系统的设计,对两种告警波段的红外告警距离进行了研究,得出了各种不同情况下的红外告警距离,对红外告警距离进行了计算和分析,并建立了数学模型。     

海雾中舰载红外系统有效探测距离的求解模型

为了精准研究舰载红外系统在海雾条件下的探测能力,提高舰载防御系统在复杂条件下的作战使用效率,在对红外系统工作原理和实际装备使用情况进行深入调查研究的基础上,提出了以两步计算法来求取舰载红外系统在海雾中的有效探测距离。首先,根据海雾强度水平先行求出红外传感器的理论探测距离,然后对探测能力指数进行了定义并根据计算结果判断是否需要用探测能力指数二次计算有效探测距离。探测能力指数模型综合考虑了人、海洋环境和设备三方交互影响的因素,以判断矩阵合理确定各方权重,较好地解决了单纯依靠海雾信息进行计算而出现的失灵问题。     

红外导引头对巡航导弹的探测距离研究

巡航导弹体积小和低空飞行的特点,使得其具有目标红外辐射强度小、地面背景干扰大以及低空大气对其红外辐射的透过率低的优点。为了准确计算红外导引头对巡航导弹的探测距离,文章对巡航导弹的红外辐射特性以及地面背景的红外辐射特性进行了分析,进一步建立了红外导引头对巡航导弹探测距离的计算模型。提出了利用图解法对作用距离方程进行解算的方法,提高了作用距离模型的计算准确度。利用所建模型计算了某中距离红外导引头对一种巡航导弹的探测距离。计算结果表明,导引头对该巡航导弹的探测距离远小于对常规空中目标的探测距离,尤其在8μm～12μm波段,迎头方向无法探测。     

基于STK/EOIR的弹道中段目标红外辐射特性研究

提出了一种天基预警系统对弹道中段目标红外探测的仿真方法。利用卫星工具箱的红外模块(Satellite Tool Kit/Electro-Optical Infrared Sensor, STK/EOIR)对中段目标红外辐射的特性进行了研究。首先,提出了基于STK/EOIR的弹道中段目标动态红外辐射特性仿真方法,分析了EOIR目标红外辐射的计算模型和传感器接收模型。然后,给出了典型目标在中波、中长波以及长波红外波段的红外辐照度的仿真结果。最后,对比分析了观测角、观测距离对天基凝视传感器接收目标红外辐照度的影响。仿真结果表明,中段目标红外辐射的强度能满足天基凝视传感器的探测灵敏度要求。     

反舰导弹长波红外辐射特性研究

本文从舰载红外警戒系统的实际需要出发,针对海空背景下低空来袭反舰导弹目标,深入研究了导弹的红外辐射特征,并建立了其红外辐射的简化模型．通过导弹尾喷管、尾喷焰及蒙皮的气动加热三个主要辐射源计算了某型反舰导弹在长波段(红外警戒系统主要工作波段)的红外辐射强度,并对计算结果进行了相关分析．     

一种红外探测与跟踪系统的仿真设计和实现

介绍了一种基于舰载平台的双波段红外探测与跟踪系统仿真的设计与实现 ,其目的是为舰载指控系统数据融合提供目标信息。该仿真包括目标与背景辐射亮度的计算、传感器虚警概率和检测概率的计算 ,以及产生目标与背景红外图像的方法和目标跟踪的实现。     

舰载激光武器对典型无人机蜂群目标毁伤距离研究

未来海战中,传统武器很难有效杀伤无人机蜂群目标,严重影响水面舰艇安全,舰载激光武器的加入可以较好地与传统武器进行互补,填补防空漏洞。研究其对于典型无人机蜂群目标的射表,将极大提升舰艇防空整体作战能力。本文针对“郊狼”无人机蜂群目标,以七个模块搭建了舰载激光武器毁伤无人机模型,计算了舰载激光武器在不同能见度、高度、功率、毁伤阈值情况下的概率毁伤距离,验证了舰载激光武器的毁伤能力,为舰载激光武器演示论证工作提供了理论支撑。     

基于机载IRST系统的高超音速飞行器红外探测研究

针对高超音速飞行器不同于低速飞行器的红外辐射特性,提出了机载IRST系统红外探测高超音速飞行器的建模方法。重点利用高温边界层传热理论建立了高超音速飞行器蒙皮辐射特性模型,分析了排气系统和环境背景辐射特性,根据不同高度下大气层结构分布对红外辐射传输的影响,建立了大气斜程透过率模型,提高了透过率计算的准确性;考虑环境背景辐射的影响,给出了IRST系统对高超音速飞行器的作用距离模型。最后通过仿真实验分析了不同季节、高度和目标仰角下大气透过率特点,分析了不同仰角、速度和波段等因素下探测器对高超音速目标红外作用距离的影响,结论论证了所建模型的实效性。     

临近空间飞行器红外探测距离估算

传统的红外探测距离模型主要用于地面目标的检测, 载机飞行高度也比较低。在凝视型红外热探测器的基础上, 对临近空间的大气环境进行了详细分析, 建立了背景辐射模型。在此基础上提出了临近空间飞行器的红外探测距离模型, 对红外波段适用范围进行了讨论。计算结果表明, 在临近空间环境下, 红外波段都有较好的探测结果, 在短波下探测时, 背景辐射对其探测结果影响很大。     

沙漠背景下导弹红外辐射特性分析

详细分析计算了沙漠环境中,能够对导弹红外辐射特性产生影响的太阳、云层、大气、沙漠地表以及沙尘等的辐射强度情况,重点研究了沙漠地表沙物质组成及沙尘环境对地表辐射强度的影响,并建立了导弹的蒙皮、尾喷口和尾焰的红外辐射强度计算模型,分析了在不同探测距离下,导弹在各红外波段的辐射强度随探测角度的变化情况,对计算结果进行分析并得出结论,尾焰是导弹最主要红外辐射源,且辐射主要集中在3~5?m波段,蒙皮辐射主要集中在8~12?m波段,随着探测距离的增加,到导弹的红外辐射特性衰减加剧。     

临近空间对地探测目标与背景红外特性研究

红外辐射特性是红外探测系统进行目标识别的主要依据。基于辐射传输原理,面向临近空间对地探测目标与背景的红外特性进行研究。利用全球大气廓线反映全球大气状况先验知识,设计了一套临近空间对地探测红外特性研究的辐射传输仿真方案。利用MODTRAN模型进行仿真,量化临近空间对地探测目标与背景的红外特性差异,分析传感器最优透过率波段以及红外辐射特性的影响因素。结果表明,大气透过率以及目标与背景的红外辐射差异随着临近空间传感器高度的增加而减小,且与大气状况密切相关;得出了传感器在3~14 μm范围内的最优透过率波段;季节、大气能见度与传感器观测角度对目标与背景的亮温差异造成的影响不可忽略。     

舰载红外搜索跟踪系统的新体制研究

概述了舰载红外搜索跟踪系统的用途及其对提高海军水面舰艇作战能力的重要作用,介绍了第一代、第二代舰载红外搜索跟踪系统的发展历程及其主要弱点,并根据未来海军作战的新特点分析了未来作战对新一代舰载红外搜索跟踪系统的需求.基于对第三代舰载红外搜索系统的高数据更新率、宽视野全景警戒、高灵敏度、高分辨率和对复杂杂波的强抑制能力等需求,指出新一代舰载红外搜索系统的技术解决方案是基于大规格焦平面阵列的分布式凝视红外传感器方案.综述了美国、英国和法国正在研制的新一代舰载红外跟踪系统的技术设计方案.并分析了全凝视方案和步进一凝视方案的优缺点.     

弹道导弹中段红外辐射特性数学建模与仿真

针对TBM中段的弹道特性,根据热平衡理论建立了TBM在中段的温度计算模型,然后根据普朗克定律建立了目标红外辐射计算模型;在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析,结果表明,这是一种计算TBM中段红外辐射的有效方法.     

大气对红外偏振成像系统的影响

红外偏振成像系统探测的是某个特定偏振方向上的目标和背景辐射强度,有必要对不同目标的偏振特性及偏振辐射大气传输进行研究。首先采用双向反射分布函数对反射辐射偏振特性进行了分析,推导出了反射辐射偏振度的一般表达式。根据表达式模拟了目标的物理特征对反射偏振特性的影响。随后利用MODTRAN软件在典型大气条件下对红外波段的大气吸收以及程辐射进行了建模和计算。大气中的悬浮颗粒对目标的红外辐射进行散射,场景的偏振度随传输距离衰减。对目标反射辐射偏振特性的仿真结果与实测数据基本吻合,验证了理论的正确性。考虑大气对偏振辐射传输的影响使得计算结果更加合理和准确。     

红外探测器对高超声速飞行器的作用距离分析

为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测预警,计算天基红外探测器的作用距离。首先分析不同的对比度的区别,根据探测几何关系,考虑到目标、背景到探测器之间的大气透过率差异、路径辐射的影响,构建了基于表观对比度的作用距离模型,给出了逐步逼近的求解流程,同时指出模型中的参数仅是波长的函数,与探测距离无关。然后根据实际的飞行器和海洋背景,对天基红外探测器的作用距离进行仿真计算,仿真指出,侧视探测方向下可以取的最大的作用距离;相同速度和探测方向下,中波波段的作用距离均高于长波波段;随着飞行速度的增加,中波波段作用距离的增加量要大于长波波段。     

高空远距离目标红外辐射及大气衰减模型研究

结合普朗克辐射定律,采用双波段测温法分析了高空远距离目标的温度与红外辐射。提出了一种目标投影面积的计算方法。由于是远距离探测,在考虑地球曲率的情况下提出了一种计算任意方向两点大气衰减的计算模型,并分析了不同探测距离下3~5μm和8~12μm两个波段红外辐射的衰减情况.实验结果表明,在10 km左右的高空中,目标红外辐射测量的距离可以从低空的几十公里增加到几百公里,这为进一步分析目标辐射特性提供了理论与技术上的支撑.     

基于水面特征波纹的潜艇多波段光电偏振成像探测性仿真研究

潜艇探测技术是海疆国防急需的关键技术,潜艇的“直接”和“间接”成像探测往往都涉及到水面波纹的检测问题。基于偏振成像的探测方法能有效地探测水面的三维波纹面形,其中对水面偏振特性的检测与计算是面形重建的重要一环。建立了水面光电偏振模型,对不同气象条件、水温下昼夜可见光与红外波段水面偏振特性进行了仿真分析,结果显示水面可见光和短波红外波段偏振主要是s偏振,中波/长波红外波段偏振是p偏振;随着入射角的增大,偏振度先增大后减小,且水面红外偏振度随着温度的升高而增大。搭建了基于Stokes矢量的偏振成像检测系统,对可见光波段、中波红外和长波红外波段的水面偏振度进行了实验测量,仿真结果与测量结果基本一致,证明了光电偏振探测模型的有效性。分析了常见波段偏振成像探测的特点,可为水面偏振特性的分析及计算提供理论仿真和实验方法。     

雾状水幕降温衰减与水面目标红外隐身研究

为了提高水面目标的红外隐身性能,通过雾状水幕衰减计算,分析了水雾衰减性能;通过雾状水幕对复合平板的降温和遮蔽试验,测量了施加水幕前后试验板红外线信号衰减程度、目标温度时间响应特性.计算和试验表明,具有一定浓度的雾状水幕可以有效地衰减红外辐射的传输,同时可以在短时间内迅速改变试验板的红外辐射特征.根据红外成像探测模型,对水面目标应用雾状水幕前后的红外探测距离和成像距离的变化进行了分析.使用雾状水幕的水面目标红外发现距离降低了约25%,而红外成像距离降低了约19%.结果表明雾状水幕是一种有效的红外隐身方法,可在水面目标红外隐身方面推广应用.     

涂料发射率对航行舰艇红外特征的影响研究

随着红外探测与制导技术的飞速发展,对于舰艇红外特征及其隐身技术的研究具有越来越重要的军事意义.根据合理的假设,将复杂的三维辐射与对流耦合瞬态导热问题简化为一维瞬态导热问题.在短波吸收率为0.5固定不变的前提下,通过改变涂料表面发射率,利用有限体积法模拟不同航速下,舰艇表面温度与辐射强度在一天中温度较高和较低的两个时刻的变化.通过研究发现:舰艇在一定航速、不同时刻和不同波段内,动态红外特征达到最低值的发射率不等,白天略低于晚上,航速越高,最优发射率越小.该结论对舰艇红外隐身涂料发射率的研究具有重要参考意义.