焦平面探测器红外成像系统探测作用距离估算

建立了焦平面探测器红外成像系统对红外目标的探测作用距离估算模型.该模型综合考虑了系统观测环境条件、目标红外辐射特性和焦平面探测器红外成像系统对探测作用距离的影响,能够有效估计系统对特定飞行目标的探测作用距离。依据该模型可科学地对红外成像系统的各关键技术参数进行论证计算,从而加强系统的顶层设计,为工程实践奠定理论基础,指导相关成像系统的研制过程。因此该模型具有十分重要的工程应用价值。     

论红外成像系统的最大作用距离

作用距离是描述军用红外成像系统整机性能的一个重要参数。作用距离可以分为探测距离、识别距离和确认距离,其中以探测距离最大。根据红外成像系统、地球曲面和目标之间的几何关系,介绍了一种基于MATLAB的对地观察红外成像系统的最大作用距离计算方法。该值取决于整机所在高度、地球半径和目标高度。整机的实际探测距离或者对待研整机提出的作用距离指标不应该大于此值。     

红外目标探测距离的估算

红外热成像系统探测距离的估算,对于提高红外系统设计水平,降低成本,缩短研制和生产周期都有非常重要的作用.但是探测距离受很多因素,如目标特性,大气传输、热成像系统参数等的影响,这使得红外热成像系统探测距离的估算难度大大增加.传统的红外作用距离估算一般是将大气透过率视为常数的,这会带来很大的误差.本文考虑了大气气溶胶模式下大气透过率随环境的改变,给出了更为具体的红外目标探测距离的表达式.通过编制程序和查找相关数据,计算了热成像系统对点源和扩展源的探测距离.     

红外成像系统点目标探测视距研究

介绍了红外成像系统对点目标的探测跟踪作用距离估算方法,用热成像分析系统研究点目标在像素上的扩散规律,提出用热成系统探测点目标时,扩散因素对作用距离的影响。     

运动平台红外凝视场景的仿真

对空间运动载体平台上的红外凝视探测器成像仿真是深空探测红外图像信息处理算法研究的基础性工作.在传统的场景仿真中,成像弥散、相机与目标的运动对图像的影响往往被忽略,为了对红外凝视成像系统所成场景进行合理仿真,在对红外凝视成像原理和探测器自身运动、探测目标运动的动力学方程进行分析后,分别对影响红外凝视成像效果的红外成像探测器探测距离、弥散现象、成像面积、自身运动和目标运动等因素进行推导和建模,得到了红外凝视成像系统目标作用距离、弥散圆能量分布,目标成像面积以及相机运动耦合的理论表达式以解决成像平台运动时目标成像高逼真度仿真的问题.最后进行了目标运动与探测器运动条件下的场景仿真.仿真图像表明了模型的有效性.     

红外目标隐身效果评价仿真软件设计

根据红外目标设计过程中对红外隐身效果评价的需求,设计开发了基于探测概率的红外目标隐身效果评价仿真软件。使用较为成熟的FLIR92模型,对红外目标设计过程中生成的三维目标热模型数据进行了等效温差处理,再利用二代焦平面热成像系统静态性能模型,仿真了不同系统参数下热成像系统的静态性能,结合探测概率模型估算出不同方向上目标被该红外成像系统发现、定向、识别、认清的距离,从目标探测的角度实现了对不同红外目标设计参数下红外隐身效果的评价。     

强光干扰红外成像系统性能计算与仿真研究

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光(多种面光源和点光源等)等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型。最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法。     

海空背景凝视红外成像系统作用距离研究

针对凝视红外成像探测系统作用距离计算问题,在分析传统作用距离模型的基础上,提出基于图像目标信噪比检测依据的新距离计算模型.该计算模型全面考虑了目标与背景的对比度以及红外图像空间起伏噪声特性,给出了复杂背景限制下红外凝视成像探测系统作用距离计算公式.海空背景下舰载红外凝视成像系统探测距离计算实例表明该计算模型相对于原有计算模型能够更准确解决复杂背景情况下红外成像系统作用距离的估算问题.     

导弹目标短波红外探测模型研究

随着红外技术的发展,导弹红外探测技术的研究及应用进度也在加快。基于导弹目标的辐射特性,对其短波红外探测技术进行了研究,给出了导弹目标在短波波段的辐射模型以及从信噪比出发的探测模型;针对某特定红外热成像系统进行了短波红外探测的计算机仿真,仿真结果验证了探测模型的正确性。     

红外成像系统作用距离的估算

在红外成像系统中,任何虚假和不需要的信号统称为噪声。噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。从信号和噪声和统计特性出发。文中详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系,基于此推导了红外成像系统对点源目标的作用距离公式。对面源目标,重新确定了温差的概念,综合考虑目标的面形尺寸、观察等级和探测概率的要求,以MRTD为基准计算作用距离。编制了相应的软件,可以快速计算出不同探测概率下的作用距离。最后给出了计算实例。     

共孔径红外/激光复合导引头系统仿真研究

针对空空导弹的末端制导,提出了一种红外成像与激光测距共孔径的复合导引头光学系统设计方案,可对空中典型目标进行精确探测和跟踪。该系统采用被动红外成像和主动激光测距两种模式进行复合制导,被动红外成像可对目标进行搜索和捕获,主动激光测距可获得精确的弹目距离信息。该复合导引头中被动红外成像与主动激光测距共用一套光学系统,既满足目标搜索和捕获阶段的大探测视场需求,又可以利用精确的弹目距离信息提高导弹比例导引的制导精度。     

点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义.在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响.传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性.考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程.为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据.     

雷达/红外成像双模导引头的联合探测概率研究

雷达/红外复合双模导引头已在导弹制导系统中广泛应用。讨论了双模系统中利用雷达探测系统可以提供的弹目相对距离信息,简化红外成像系统对目标的探测处理过程。同时研究了雷达/红外双模导引头探测概率和虚警概率的计算方法。     

论红外探测系统的作用距离

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／#、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

论红外探测系统的作用距离（下）

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／孝、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

点扩散函数对点目标探测性能的影响分析

针对凝视型红外成像系统点目标探测,基于线性系统点扩散函数理论,对传统的探测性能分析方法进行修正,建立实际成像情况下信噪比与作用距离的数学模型.结合非周期传递函数与目标尺寸函数,分析并比较理想和实际成像情况下的点目标探测性能,对模拟结果进行精度分析.分析结果表明,对于典型的红外探测系统,点扩散函数因素的影响不可忽略.     

空间非合作目标的天基光学组合探测系统

为了实现对天基空间非合作目标探测、成像,提出了一种空间非合作目标的光学探测、成像组合系统.该系统由两套光学子系统和转台子系统组成,成像相机子系统能够对宽视场相机给出的重点目标高分辨率成像,宽视场相机可以在大范围内自主实现对中低轨上运行的距离800 km以上空间目标的探测,并能够在目标接近到150 km～30m的范围内实现对目标的连续跟踪和成像.该光学组合探测成像系统与转台配合可以实现对目标的全域普查以及区域特定目标的详查.两套子系统之间相配合能够实现大范围、远近距离目标的识别、跟踪及成像,应用于空间飞行器防撞系统中,对于保障空间飞行器的安全具有重要意义.     

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.     

红外搜索跟踪系统探测距离地面测量与评估方法

红外搜索跟踪系统(IRST)是一种光电成像探测设备,广泛应用于机载平台。介绍了一种适用于实验室内评估IRST目标探测距离指标的工程实践方法:将考核条件转换为目标辐射照度,利用灵敏度测量系统精确模拟目标辐射出射度,将IRST探测距离的评估有效转换为目标探测灵敏度的测量。在实验室内对多款IRST产品在相同条件下完成测量,通过类比分析完成了目标探测距离的评估,试验方法简便又高效。     

红外点目标作用距离数学建模与评估

在红外探测系统总体方案设计中,为了能够快速而准确地了解众多参数对性能指标的影响,针对其重要参数作用距离进行了研究。首先分析目标与背景的对比辐射强度在像面上产生的电子数,其中考虑了滤光片的光谱透过特性和点扩散函数与像元的相对位置对系统能量集中度的影响;然后基于红外光学系统成像链路物理特性,定量研究红外光电系统的时域噪声和空域噪声在像面上的辐照度。基于图像目标信噪比检测判据给出了综合各种噪声条件下针对红外点目标的作用距离计算方程。最后,以航空平台上一套中波红外凝视探测设备为例来进行作用距离的计算和分析。通过示例验证了作用距离计算方程简单可行,可针对不同条件、地域对红外成像系统作用距离进行预估。作用距离计算方程可以帮助使用者在设计初期阶段确定不同参数对红外探测装置性能的影响。