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。     

背景杂波对红外偏振成像系统作用距离的影响

基于红外成像系统作用距离估算最小可分辨温差（MRTD）方法建立了红外偏振成像系统作用距离模型,分析了背景杂波影响下红外偏振成像系统作用距离。通过仿真发现,红外偏振成像系统作用距离是由目标/背景红外偏振特性、大气传输过程和观察方式等众多因素共同决定的,背景杂乱程度大幅影响红外偏振成像系统作用距离,偏振成像模式与强度成像模式依据应用条件的不同具有不同的优势。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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.     

空间低温点目标红外探测系统的作用距离的计算与等效测试

应用于空间环境的低温目标红外探测系统,其作用距离是系统的重要性能指标。本文推导了以红外焦平面探测器噪声为主要因素的点目标红外探测系统的作用距离估算方程,结合实例求解了典型红外探测系统的探测系统的作用距离。针对空间低温点目标,基于信噪比判断准则,采用能量等效和尺度缩比等效的方法在实验室内验证了红外探测系统的作用距离,测试结果符合理论估算。试验表明,该方法可在实验室内用于评估低温点目标红外探测系统的作用距离。     

适于制冷型红外侦测系统的作用距离修正模型

提出了一种适于制冷型红外侦测系统的作用距离修正模型。分析了传统作用距离模型的局限性,考虑实用中冷阑、背景辐射和像差对制冷型红外侦测系统作用距离的影响,分别从探测率D*、信噪比SNR和像差参数τs三个方面对传统作用距离模型进行了修正,并针对导弹和飞机两种典型目标开展了红外侦测试验,结果表明：相比传统模型,修正后模型计算结果更符合实测情况,准确度明显提高。可为制冷型红外成像系统设计时的性能指标论证提供参考,也可用于指导红外系统实用时的优化布站。     

红外系统点目标作用距离计算方法分析与实例

红外系统的作用距离参数是表征红外系统成像性能的重要指标。目前,红外系统作用距离的计算方法有多种,但都有其各自的适用性和局限性,因此需要考虑不同条件下多种因素对作用距离的影响。本文基于探测能量、基于噪声等效温差（NETD）的和基于对比度的3种点目标探测的作用距离模型,发现在不同条件下应用的局限性。当观测目标为人时,基于NETD的模型计算作用距离为8.74 km,与外场实验数据更为接近。而当观测目标为飞机时,基于能量的模型计算作用距离为32.04 km,与外场实验数据更为接近。结果表明,针对不同特征的目标,选取适当的作用距离计算方法有助于提高系统作用距离估算的准确度。     

红外成像系统作用距离计算

分析了红外成像系统的几个主要性能参数。根据大气环境条件、目标几何形状以及目标和背景热辐射特征,进行了必要的修正,完成了不同探测及识别要求时系统的作用距离计算。计算可根据理论模型或实验室实测数据进行,并适用于点目标和面目标。     

红外搜索跟踪系统探测距离估算方法

依据小哈德逊经典探测距离估算公式,从工程应用角度出发提出了一种改进红外探测距离估算方法。该方法在原理论基础上依据目标辐射特性、光学系统设计能力、探测器性能、大气传输等方面进行估算,同时分析了光学系统能量利用效率、红外探测器电路噪声、目标背景辐射影响对红外探测性能的影响。最后通过仿真分析,将经典方法距离估算结果与经过改进方法修正后的结果进行比较,验证了改进后距离估算方法在IRST系统设计评估中的有效性。     

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.     

复杂大气条件下红外系统作用距离的估算

通过对海平面上水蒸气、二氧化碳含量对应大气吸收透过率的数据进行拟合,得出在3～5 μm和8～13 μm大气窗口,水蒸气吸收透过率与可降水分,二氧化碳吸收透过率与海平面路程长度的关系.并依据相关文献进行高度和斜程修正.分析了大气对红外辐射的散射衰减以及总衰减.在此基础上基于MRTD法和约翰逊准则给出了扩展源目标红外辐射作用距离的估算方程.综合考虑了目标形状、大气能见度、海拔高度、目标天顶角和空间频率以及探测概率等多种因素对热成像系统作用距离的影响,给出了作用距离估算实例及结果.     

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。     

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。     

红外成像跟踪系统作用距离等效测试方法与验证

考虑到大气环境条件、红外探测器的性能以及目标和背景热辐射特征等因素对红外成像跟踪系统作用距离的影响,针对红外成像跟踪系统作用距离的指标要求,在保证目标成像像素大小和目标与背景图像反差不变的情况下,提出了通过近距离小目标小温差等效替代的作用距离测试方法,并对等效测试的结果进行了远场动态试验验证,所得结果为红外成像跟踪系统的设计和作用距离评估提供了依据。     

红外成像系统目标探测距离测试方法

论述了红外成像系统的测试方法。利用地面测试设备测量红外成像系统系统灵敏度从而间接获得红外成像系统核心指标-目标探测距离(在特定环境下特定目标),解决了红外成像系统的探测距离评估问题,为红外成像系统设计提供了依据。     

地基红外系统探测空间目标红外星等的分析

地基红外系统探测空间目标的能力与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。分析了空间目标在外太空背景下的红外辐射特性,基于满足红外焦平面探测器的最低可探测信噪比,综合考虑空间点目标成像的弥散斑、背景辐射和大气衰减的影响,推导了地基红外探测系统对空间点目标的作用距离估算方程。红外星等用来计算星体在红外波段的亮度,讨论了用红外星等划分空间目标的方法和原理。根据中波和长波计算红外星等的公式,给出了不同温度的空间目标与对应的红外星等的关系。为地基红外探测系统的设计和应用以及探测不同红外星等空间目标的综合性能评价提供了理论依据。