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。     

我国海雾总体特点及其对中红外辐射能量衰减的分析

在对我国不同纬度海雾观测资料总结归纳的基础上,建立了我国海雾微物理结构的拟合分布模型,归纳了我国海雾的总体特点。标定了最常见海雾的尺度参数,并根据红外辐射在海雾中的散射与吸收特性,定量分析了不同海雾的消光系数,根据米氏散射定律定量计算了中红外波段下海面平流雾的散射衰减度,并据此与实验结果进行了比对,吻合性较好。根据米氏理论,在较浓平流雾条件下,雾滴为盐溶液时,中红外波段的消光系数均值为2.90,海雾消光系数随着尺度参数的增大呈现出单调减小的特点;而在纯水条件下,消光系数均值为3.35,消光系数随着尺度参数的增大而单调增加。     

海洋环境下低特征水面飞行器中长波探测研究EI北大核心CSCD

为了能有效评估中长波复合探测识别低特征水面飞行器目标的优势,通过建立某飞行器不同探测角度红外辐射模型,采用光线追迹结合反向蒙特卡洛法计算获得了其不同探测角度下中长波红外的辐射强度。同时基于侧迎头辐射强度计算结果,对海洋环境降雨、海雾等特殊条件下中长波探测差异进行了对比分析,并且通过实际外场复杂海背景下弱小目标探测试验等手段,获取了不同距离下中长波探测数据,统计分析了目标与海背景的等效温差变化。通过上述工作统计分析了中波和长波波段在不同气候海背景条件下的优势和劣势,充分验证了中长波复合探测技术的优势。     

海雾中舰船目标的偏振探测能力研究

在对海面舰船进行红外探测时,海雾作为影响大气透过率的重要因素,会降低舰船目标与海面背景的对比度。随着海雾浓度的增大,目标对比度小于探测阈值,基于传统强度信息的红外探测方法无法探测到舰船。针对上述问题,分析了海雾场景的偏振特征,提出基于海面偏振特性的背景辐射抑制方法来增强目标对比度。首先,分析不同条件下海雾的大气透过率与红外热辐射之间的关系。然后,分析海面辐射的偏振特征,建立场景偏振对比度与强度对比度的数学模型。最后,通过仿真分析不同舰船-海面温差、不同探测角度和不同探测高度下阈值透过率(τ_(th))和偏振/强度对比度提升倍数(INC)的变化规律。仿真结果表明,随着舰船海面温差和探测角度的减小,INC逐渐增大,强度τ_(th)始终大于偏振τ_(th),且强度τ_(th)与偏振τ_(th)的差值逐渐升高。因此,该方法对低大气透过率海雾环境中的舰船探测提供了有益的参考。     

浓海雾空中隐身目标无源毫米波探测

研究了空中隐身目标的毫米波辐射特性,分析了浓海雾对毫米波辐射信号的衰减,并对无源毫米波辐射计阵列探测热辐射源的性能进行了分析。在理论建模的基础上针对一维32通道8 mm辐射计阵列探测空中隐身目标进行了仿真实验,结果表明毫米波辐射计阵列在浓海雾气候条件下探测空中隐身目标是一种非常有效的手段。     

基于等效介电常数的激光雾中衰减研究

海雾是一种具有吸收和散射特性的介质,对激光有较强的衰减作用。结合海雾环境的物理特征,根据电介质极化理论推导出了海雾介质等效介电常数的一般计算模型,并进一步得到激光雾中传输衰减率计算模型。以平流雾的经验雾滴谱和两次海雾个例雾滴谱为例对介电常数衰减模型进行了计算和仿真,并分析和评估了海雾环境物理特征对激光传输效应的影响。结果表明,基于等效介电常数的激光雾中衰减计算模型体现了海雾物理特性的影响,特别是能见度、雾滴谱分布等对其作用明显。     

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。     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

无人机红外辐射的数值计算

针对非加力状态下的无人机(UAV),建立了其蒙皮、尾喷口及尾焰辐射的理论计算模型,利用有限元分析方法求解了不同方位角、不同观测仰角的红外辐射计算公式。利用Fluent流场计算软件分析了尾焰的温度场、压力场及其中CO2及H2O组分的浓度场,并在尾焰红外辐射计算中利用分析数据的方法,这种计算较精确。采用工程中实际使用的中波红外和长波红外探测器的探测波段,利用LOWTRAN分析了其在不同观测仰角下的波段透射率。对于某一特定型号的无人机,实验结果证明,相对于8~10μm长波蒙皮辐射而言,中波3.7~4.8μm的蒙皮辐射可以忽略不计。中波的尾喷口及尾焰辐射随观测角度的变化规律与长波类似,在相同观测角度下,中波的尾喷口及尾焰辐射都分别大于长波,其中尾喷口辐射在方位角大于90°的前提下,要大于相同角度下的尾焰辐射。在大气衰减影响下,蒙皮辐射和尾焰红外辐射的最大值均出现在观测仰角45°、方位角90°附近。     

飞机红外辐射建模与仿真

基于红外辐射有关理论,建立了飞机红外辐射强度的理论计算模型.该模型实现了在不同状态、不同观测角度条件下飞机红外辐射强度的计算.最后,利用上述模型对某型飞机红外辐射强度进行仿真,并对仿真结果作了分析.     

雾衰减经验模型的适用性分析

雾衰减经验模型的计算是预测雾衰减的一种重要方法。为了将雾衰减经验模型应用到实际中进行适用性分析, 从米氏散射理论出发, 采用理论推导和仿真分析的方法, 计算了Kruse模型、Kim模型和Ijaz模型中激光在不同能见度下的衰减, 分析了3个模型在计算衰减系数时的差异, 并通过搭建自由空间光通信实验平台, 将实验结果与仿真结果对比分析。结果表明, 650nm波长的激光在雾衰减信道下的衰减结果与Kim衰减模型更接近。此研究结论为西安地区自由空间光通信系统雾衰减系数分析提供了参考依据。     

波瓣喷管红外抑制器红外辐射特性的数值研究

对具有不同尾缘形状的两种波瓣喷管红外抑制器的红外辐射特性进行数值研究。在流场计算结果的基础上,计算了不同探测方位角下,两种红外抑制器在3~5?m波段的红外辐射亮度和点源探测功率,对两种红外抑制器的红外隐身性能进行评估。研究结果表明,交变波瓣喷管的引射掺混性能较普通波瓣喷管好,明显降低了混合管壁面和尾焰气体的温度;在相同探测条件下,交变波瓣喷管红外抑制器在3~5?m波段的红外抑制效果优于普通波瓣喷管红外抑制器,前者比于后者,最大可分别降低固体壁面和尾焰气体探测功率15.7%和13.3%,整体探测功率降低14.5%,有利于红外隐身性能的提高。结果还显示,固体壁面辐射约占红外抑制器整体辐射的80%。因此,对红外抑制器进行优化时,应能有效降低固体壁面辐射。     

背景偏振光谱二向反射分布函数建模分析

通过分析偏振二向反射分布函数(BRDF)与实验探测角、波长间的关系,提出偏振度分量的多项式模型来定量化描述偏振度分量;强度分量采用现有的半经验模型,在可见光范围内(400～720 nm)实现偏振光谱BRDF建模,并将模型输出的结果和实验测量值进行分析比较.结果表明,对于土壤等各向性质较为均匀的背景,采用本文模型能较好地达到精度要求,因而可以将有限实验观测条件下测量得到的少数偏振光谱BRDF扩展到2π空间范围内,得到任意入射及观测条件下的偏振光谱BRDF值,且具有简单、计算量小等优点.     

NSM反舰导弹的红外辐射特性研究

从舰载防空导弹研制的实际需求出发,深入研究了低空来袭的海军攻击导弹(Naval Strike Missile, NSM)的红外辐射特性,并建立了NSM反舰导弹物理模型。用ICEM软件对NSM反舰导弹模型进行了网格划分,然后通过CFD软件仿真得到了NSM反舰导弹的温度和红外辐射亮度分布。最后采用反向蒙特卡洛法分析和计算了不同探测角度下NSM反舰导弹的红外辐射强度,为舰载防空导弹不同角度下拦截能力的评估提供了支撑。     

喷气式飞机红外辐射仿真计算

目标红外辐射是武装直升机前视红外吊舱或者光电雷达实施无源探测的主要依据.在对喷气式飞机红外辐射源进行特性分析的基础上,总结提出针对喷气式飞机的发动机辐射、尾流辐射和蒙皮辐射的X-程算法.利用Visual C++与Matlab编写工程化计算程序,对不同温度、距离和观测角度条件下的喷气式飞机红外辐射量进行仿真计算.仿真结果表明该算法快速有效,并且能够满足工程实际需求.     

高层大气环境对长波红外背景辐射特性的影响分析

高层大气长波红外背景辐射特性是目标识别和红外辐射特性测量的重要研究课题.根据NRLMSIS-00大气经验模型,分析了高层大气温度和气体浓度对红外辐射的影响.利用高层大气辐射传输模式SHARC,在6～15 μm波段对不同观测位置和大气模式条件下的高层大气背景辐射进行了数值计算和理论分析.结果表明,高层大气长波红外辐射会随临边切线高度的增加而减弱,随倾斜观测天顶角的增加而增强,随太阳天顶角的增加而减弱.曙暮光和极光对高层大气长波红外辐射具有重要的增强作用,而且高层大气长波红外辐射存在纬度和季节变化特性.高层大气环境对长波红外背景辐射的影响分析结果可供空间目标探测和卫星红外遥感等工程参考.     

大气层外空间目标红外探测性能分析

由于空间环境的特殊性,对空间红外目标进行探测与大气层内红外目标的探测有明显不同.本文从空间目标的红外辐射原理出发,给出了空间目标红外特性的计算模型,并给出了空间目标在3～5 μm和8～12 μm波段红外辐射强度的计算结果;通过对空间目标红外特性的计算分析.提出了几种探测方案,并分别计算了各方案对空间红外目标的探测距离,...     

关于红外成象系统探测距离计算方法的讨论

本文旨在讨论有关红外成象系统探测距离的计算方法。文中首先对红外成象系统距离计算的特点进行了分析。然后着重讨论了红外成象系统分别在背景噪声限制条件下的理想探测距离计算和在非背景噪声限制工作条件下的探测距离计算时使用的几种计算方法。     

反舰导弹红外辐射特性的建模与仿真

研究了以涡喷发动机为动力的反舰导弹的中波红外辐射特性。分别建立了反舰导弹尾喷口、尾焰和蒙皮辐射强度的计算模型,并考虑了尾焰对尾喷口辐射和尾焰辐射的影响。通过MODRTAN软件分析了3～5 μm波段大气红外辐射的衰减特性。最后,将所建模型的理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,建立的计算模型和方法能较好地模拟不同探测角度下反舰导弹的红外辐射特性。     

基于隐身效率的红外隐身性能评估方法

为定量描述红外隐身材料性能,进而评价装备的红外隐身效果,从目标的红外辐射特性出发,结合热成像系统的视距估算理论及静态性能理论,提出了目标"隐身效率"的概念,在此基础上建立了红外隐身性能评估模型.对某装备在不同观测等级下和不同探测概率下的隐身效率进行了分析计算,从理论上模拟了红外探测系统对隐身装备的探测情况,实现了对装备隐身性能的定量评估.