一种红外烟幕三维建模仿真方法

根据红外烟幕的遮蔽原理, 结合红外烟幕消光模型和扩散模型建立红外烟幕三维空间的透过率模型。针对传统烟幕遮蔽效果仿真方法的局限性, 提出一种三维空间透过率的仿真方法,并对其进行数值计算与仿真验证。研究结果表明, 探测器观察到的目标图像是多层透过率叠加的结果, 遮蔽效果优于传统方法, 对工程应用更具意义。     

烟幕消光性能数值计算方法发展现状

粒子光散射模型是计算烟幕材料消光性能的理论基础,也是研究物质与电磁波的作用原理以及从理论上设计先进光电干扰材料的关键。详细介绍了在烟幕材料计算领域广泛应用的几种数值计算方法,包括T矩阵法、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain Method,FDTD)、有限元法(Finite Element Method,FEM)和离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法。描述了这些方法的发展历程、优缺点和应用现状,并指出了烟幕粒子消光计算与模拟的发展方向。     

烟幕激光和红外透过率对应关系研究

分析了烟幕激光透过率与红外透过率的对应关系,提出了利用相邻波段红外透过率推算同样光学路径激光透过率的多项式拟合方法,开展了实验研究.结果表明:特定波长的激光透过率与相应红外波段透过率利用二项式拟合,其透过率计算误差在3%以内.     

应用Lambert-Beer定律计算红外烟幕透过率的误差问题

红外烟幕的光学性能测试一般依据Lambert-Beer定律进行,但在烟幕的光学厚度较大时,按该定律计算烟幕的透过率会存在较大的误差。本文通过求解辐射传输方程得到烟幕透过率的精确解,将其与Lambert-Beer定律的结果相对照,获得了用Lambert-Beer定律计算较大光学厚度烟幕透过率的误差。     

基于蒙特卡罗方法的烟幕透过率计算与分析

烟幕透过率是表征烟幕干扰性能的重要参数。以等效粒径为0.1μm的石墨为例,就不同形状的石墨粒子组成的烟幕,基于蒙特卡罗方法对烟幕透过率进行了数值计算。利用Mie散射理论和离散偶极子近似(DDA)方法分别计算了球形粒子、椭球形粒子和圆柱形粒子对1.06μm波长的入射光单次散射的消光参量。对于入射光在烟幕中的传输,建立了蒙特卡罗模拟计算模型,利用MATLAB语言编制了相应的计算程序,给出了不同纵横比的椭球形粒子和圆柱形粒子相应的烟幕透过率计算结果,并和等体积球粒子相应的烟幕透过率进行了比较分析。结果表明:透过率与烟幕中粒子形状、粒子数密度、入射光的入射角度及烟幕厚度有关,粒子形状越偏离球形,对应透过率越小。     

一种用热像仪获得烟幕透过率的方法

提出了一种用热像仪测试烟幕透过率的方法。经详细分析烟幕遮蔽前后热像仪探测器接收到的红外辐射情况，并经理论推导得出：不考虑烟幕释放对环境辐射和大气辐射的影响时，只需用热像仪对同一场景拍摄其烟幕释放前后的图像，利用这两幅图像的灰度信息即可获得烟幕的透过率，并且，只要场景选择合适，应用该方法可以测得烟幕的透过率分布。论文最后讨论了减小透过率计算误差的方法和获得烟幕透过率分布的技术途径。     

满足烟幕透过率测量的红外辐射源设计

经过理论分析计算,估算出了满足烟幕透过率测量要求的红外辐射源辐射特性,依此,对国内生产的各种红外辐射器件进行了调研分析以及试验测量,最终选择远红外陶瓷发热片为红外辐射源的辐射器件。提出了红外辐射源的结构设计方案,并作了验证试验。进行了烟幕透过率测量仿真计算,分析了辐射源的波动对烟幕透过率测量精度的影响。     

微米铜粉对红外、10.6 μm激光的衰减性能研究

为选择一种能够遮蔽红外与激光的烟幕干扰材料,在烟幕箱中测试了组分配比不同的微米铜粉的红外与10.6 μm激光烟幕透过率,当烟幕浓度为1.0 g·m-3时,1~3 μm,3~5 μm,8~14 μm红外的透过率均小于30%,10.6 μm激光的透过率小于20%,红光铜粉、青红光铜粉和青光铜粉对红外与10.6 μm激光的衰减能力逐渐增强;同时测试了微米铜粉对红外热像仪的干扰效果,浓度为2.0 g·m-3时,青光铜粉能够完全遮蔽红外热像仪。     

红外烟幕干扰效果的计算与模拟

为了评价烟幕对红外制导反舰导弹的干扰效果，分析了烟幕的干扰原理及干扰过程，建立了烟幕浓度扩散模型、红外辐射强度变化规律模型及红外导引头探测能力模型，对烟幕干扰红外制导反舰导弹的效果进行了量化研究，计算结果对烟幕弹对抗红外制导反舰导弹的战术使用有较强的参考价值。     

烟幕干扰对红外成像导引头命中概率影响

烟幕干扰是一种重要的无源干扰手段,在对抗红外成像制导武器中发挥重要作用。针对烟幕干扰对红外成像制导导弹命中概率影响研究不足,提出烟幕干扰下导弹命中概率计算方法。给出烟幕干扰模型,分析烟幕透过率,介绍烟幕干扰试验情况,得到烟幕能有效干扰红外成像制导系统的结论,重点推导出烟幕干扰下红外成像制导系统命中概率计算式,仿真结果表明,烟幕干扰下红外成像制导导弹命中概率受烟幕浓度、烟幕厚度、跟踪精度和攻击距离的影响较大,为直观评估烟幕干扰红外成像制导导弹的效果提供参考。     

A path integral time-domain method for electromagnetic scattering

A new full wave time-domain formulation for the electromagnetic field is obtained by means of a path integral. The path integral propagator is derived via a state variable approach starting with Maxwell's differential equations in tensor form. A numerical method for evaluating the path integral is presented and numerical dispersion and stability conditions are derived and numerical error is discussed. An absorbing boundary condition is demonstrated for the one-dimensional (1-D) case. It is shown that this time domain method is characterized by the unconditional stability of the path integral equations and by its ability to propagate an electromagnetic wave at the Nyquist limit, two numerical points per wavelength. As a consequence the calculated fields are not subject to numerical dispersion. Other advantages in comparison to presently popular time-domain techniques are that it avoids time interval interleaving and it does not require the methods of linear algebra such as basis function selection or matrix methods     

3mm波电磁特性测量雷达

为了对非静止的烟幕进行插损、反射、辐射等电磁特性的测量,采用锁相技术研制了3mm波雷达反射截面积(RCS)测量雷达和3mm波辐射特性测量雷达(辐射计).前者采用收发分置的连续波双天线体制,可根据目标尺寸和反射的大小更换天线;采用毫米波固定衰减器和远近程切换,以及FFT积累的数字接收,提高灵敏度和动态范围.后者是超外差中...     

烟幕弹结构设计经济优化模型

以形成有效的烟幕屏障为基础，从经济角度出发，利用烟幕爆炸云团半径和弹数，建立数学模型，并确立函数关系．通过函数关系求出极小值，得到最佳的经济模型，并讨论了模型的优点及应用条件。     

激光关联成像在烟幕条件下的实验研究

烟幕是一种复杂且特殊的散射介质,穿透烟幕成像是一项具有广阔应用前景的课题。为探究计算关联成像技术在烟幕环境下的抗散射性,设计烟幕箱结合计算关联成像的实验系统,在静态与动态散射的环境下进行了实验,得出了计算关联成像在探测路径存在静态与缓慢变化的动态烟幕情况下可实现成像的结论;针对快速动态烟幕条件下的成像降质问题,提出了逐点补偿方法。由于在动态散射的情况下光强涨落掺入了额外的衰减因素,利用获得的以特定频率投影特定帧的强度值可追踪衰减系数的变化,将原始光强值除以衰减系数得到校正后的光强值。该方法在低投影频率的条件下具有优势,通过对比得到了该方法的适用条件。     

环境条件对电子战的影响

分析探讨了冰、雪、云、雾、雨等环境条件对有源、无源干扰和光电对抗的影响,给出了定量分析数据．研究表明,气温和湿度随高度的变化可使电磁波产生不同的折射．其中,云对电磁波的衰减率是云的含水量、温度和电磁波长的函数．干扰物质的漂移和扩散与地面、高空的风向、风速和大气密度密切相关．大气环境将对于扰效果产生重要的影响,充分利用各种自然和人造环境条件可有效地提高光电对抗的能力和效率．     

电磁波传播的云雾衰减特性研究

研究了云雾对电磁波传输的衰减特性,在云雾衰减理论模型基础上,给出了云雾衰减工程计算模型,该模型所需参数少、计算简便,且误差符合工程计算要求,仿真分析了电波频率、温度、发射角度及成雾类型等参数对雾特征衰减率的影响。当无线电波的频率高于10GHz时,需要考虑云和雾对电波的衰减;当频率高于50GHz时,云、雾对电波的衰减才显得重要。云雾对电磁波传播的衰减随着电波频率、温度、发射角及水汽含量的增大而增大。     

烟幕干扰性能测试技术分析

介绍了烟幕的物理特性参数;对质量通量法测试烟幕有效利用率进行了详细阐述,测试过程中考虑了风向因素对干扰弹投放参数的影响;分析了烟幕消光原理,详细描述了烟幕光学性能野外测试方法。     

基于3DSIFT和BSHOT特征的点云配准方法

针对点云配准过程中易产生错误匹配点、配准时间长、配准精度低等问题。提出了基于三维尺度不变特征变换(3DSIFT)关键点检测方法,结合二进制方向直方图描述子(BSHOT)构建点云匹配对的配准方法。该方法首先利用差分高斯模型在三维尺度空间上检测SIFT关键点,其次在关键点的邻域构建局部坐标系来计算SHOT描述子,并将SHOT描述子转化为二进制描述符。然后利用随机采样一致性算法去除误匹配的点云,初步估计点云的变换矩阵。最后在精配准上利用ICP算法估计最优的变换矩阵。在数据集的实验中验证了本文算法的快速性,同时在两个点云重叠率较低时,配准精度较高。     

四频差动激光陀螺中水晶片在应力作用下的光学性质

建立了四频差动激光陀螺水晶片弹光效应和旋光性交互作用的理论模型,并指出了该模型的求解方法和步骤。首先,计算在应力作用下新旧主轴坐标系的变换矩阵以及在新主轴坐标系中水晶片的逆介电张量和旋光张量,然后计算实验室坐标系与新主轴坐标系之间的变换矩阵,求出实验室坐标系下水晶片的逆介电张量和旋光张量,根据水晶片的简正模方程和物质方程就可以求出其应力作用下沿波矢方向的简正模和相应的折射率。通过数值实例计算了四频差动激光陀螺中波矢与主轴不同位置关系时水晶片在波矢方向简正模椭圆度和相应折射率随应力的变化,对分析四频差动陀螺温变零漂的产生机理和水晶片的安装具有一定的指导意义。     

基于LiDAR点云的地理电磁环境建模及仿真研究

在复杂地理环境中,不规则的地形和多样化的地表覆盖物会给电波的传播造成较大的影响.针对数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）电磁建模缺少地表覆盖物信息的不足,研究了基于LiDAR点云的地理电磁环境的建模.采用数学形态学方法对格网化后的LiDAR点云数据进行处理,从点云数据中先后提取了地物、地形的信息,在此基础上,对各种地物赋予其相匹配的电磁参数,得到了更为准确的地理电磁环境的模型,并采用抛物方程模型对有真实地表覆盖物环境下的电波传播特性进行了仿真分析.相较于传统的基于DEM的电磁建模,该电磁建模方法能够获取到地形、地物的信息,更全面地考虑到地物对电波传播特性的影响,预测结果也将更加准确有效.