空间目标的红外辐射理论计算

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据,也是空间目标红外隐身技术研究的基础。获取空间目标的表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提。为了确定目标的表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程,求解了其表面温度场分布;然后计算了空间目标的红外辐射强度;最后对国外某型空间目标的表面温度场分布和红外辐射强度分布进行了数值计算并加以分析。计算结果验证了理论分析的正确性,对空间目标的探测具有一定的参考价值。     

空间目标红外辐射谱测量系统

研究空间目标的红外辐射谱,对于识别空间目标、监视空间碎片、保障卫星运行等空间安全问题有重要意义。针对典型空间目标红外辐射特性,分析了最大可探测距离、系统温度分辨能力以及它们之间的关系,设计出一套中、长波相结合,实时监视并跟踪空间点源目标的红外辐射谱测量系统。在实验室条件下进行了模拟测量,结果表明系统效果良好。     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

空间目标红外辐射谱测量技术研究

本文系统介绍了空间目标红外辐射谱测量技术,概述了空间目标信息获取的研究意义和主要研究方法,并从系统的角度研究了谱测量技术的实施方案和主要研究内容,讨论了光学系统参数、目标探测距离和温度分辨率等重要参数,讨论了背景辐射消除、目标精密跟踪等信号处理方案。     

空间锥形目标的红外成像仿真

由于应用需求的驱使,红外成像仿真技术越来越受到国际社会的关注,并已成为现代国防科技的关键技术之一。针对深空背景条件下的锥形目标,可利用结点热网络法求解其表面温度分布,然后计算目标与背景的红外辐射,再将探测器接收的辐射照度转化为灰度,并加入探测器自身效应的影响,就可仿真得到锥形目标不同成像状态的图像。此方法完整地实现了空间锥形目标在红外探测器上的成像过程,同时考虑了多种因素的影响,具有很高的真实性与逼真度,可为红外成像系统的研制及目标检测识别算法提供测试场景与依据。     

天基空间目标红外动态辐射特性建模与仿真

提出了一种空间目标红外动态辐射特性的建模方法。目标红外辐射包括自身发射辐射和对背景的反射辐射。根据目标与背景特征建立了空间目标辐射特性的物理模型。基于表面材料属性对目标表面进行区域与面元划分,根据能量守恒定律,利用目标在宇宙空间的热平衡方程建立了空间目标自身红外辐射特性的数学模型。同时,引入双向反射分布函数模型描述目标表面面元的反射特性,将目标所有面元反射分量叠加建立了目标红外反射特性的数学模型。最后,构建目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系。根据给定的轨道参数、目标几何尺寸和表面物性参数仿真获得空间目标在轨红外特性。计算结果验证了模型的有效性,为空间目标的红外探测与识别提供参考数据。     

空间目标红外辐射测量系统标定技术

为实现对空间目标红外辐射进行定量测量,需要解决红外辐射测量系统的标定问题。针对常规标定方法对大口径红外辐射测量系统标定存在的不足,在对其测量原理分析的基础上,提出了一种内置黑体标定与天文恒星标定相结合的新方法。采用内置黑体作为标准辐射源对匹配镜组和探测器进行标定,采用恒星标准辐射源对大口径主光学系统透过率进行标定,并推导出了红外辐射测量系统整体的响应关系。试验验证表明,该方法与传统的全孔径标定方法相比,曲线斜率误差在4%以内,具有操作简单易行、标定系统的研制难度低、标定效率高等优点。     

红外辐射测温技术在煤矿高压电器检测中的应用

红外辐射测温技术具备了实时、便捷以及非破坏性等特点,广泛用于电器产品温度的检测中,特别是煤矿高压电器设备由于复杂的运行施工环境,常规手段很难准确的测量温度的变化,而红外辐射测温能够迅速准确的对煤矿高压电器进行测量。本文主要从红外辐射测温技术在煤矿高压电器温度的测量方面出发,重点研究了红外辐射测温的形成机理、测试手段以及需要注意的测试技巧,为生产实际过程中提供一个可靠的理论依据。     

红外辐射测温技术在煤矿高压电器检测中的应用

红外辐射测温技术具备了实时、便捷以及非破坏性等特点,广泛用于电器产品温度的检测中,特别是煤矿高压电器设备由于复杂的运行施工环境,常规手段很难准确的测量温度的变化,而红外辐射测温能够迅速准确的对煤矿高压电器进行测量。本文主要从红外辐射测温技术在煤矿高压电器温度的测量方面出发,重点研究了红外辐射测温的形成机理、测试手段以及需要注意的测试技巧,为生产实际过程中提供一个可靠的理论依据。     

基于Sinda/G和Matlab的空间目标红外辐射特性分析

空间目标的红外辐射特性分析一直是比较难的课题,文中提出采用Sinda/G软件和Matlab编程相结合的方法来研究空间目标红外辐射特性。介绍了Sinda/G软件的基本原理,阐述了基于Sinda/G和Matlab实现空间目标红外辐射特性分析的具体流程。以空间球面壳体目标为例,利用该方法得到了目标的红外辐射强度以及跟踪探测器在不同时刻、不同观测方向接收到的红外辐射强度。此方法在研究空间目标红外辐射特性,实现空间目标探测和跟踪方面具有十分重要的意义。     

基于辐射散热的空间目标红外特性建模与研究

首先介绍了用于保证空间目标正常工作常用的辐射散热器分类,并阐述了其运行模式及使用条件。总结了现有的空间目标红外特性模型,并进一步分析,将空间目标外表面区域分为一般区域和辐射散热区域,建立不同的能量方程。以FY-1C为例,根据空间目标的轨道特性、材料特性和结构特性,使用有限单元法分析得到空间目标外表面的温度场分布,在散热功率为0 W和100 W的情况下,散热区域温差最大为51.49 ℃。结合温度场分布和轨道特性,进一步计算得到空间目标在距离5 km的探测系统入瞳处的辐射照度。当目标处于地球阴影区,目标散热区域接收到的地球自发辐射和地球反射辐射入射角很大,可以忽略不计,此时目标的辐射照度在两种散热功率下相差1~2个数量级。在日照区,由于目标反射辐射的影响,不同的散热功率只对长波波段的辐射特性有一定影响。     

深空双波段红外动态场景仿真与目标分析

为了提高深空中红外探测器探测波段选择的效率以及反映目标真实的在轨状态,文中研究了空间目标动态红外图像的生成技术以及双波段红外图像的仿真。结合从STK获得的空间目标的运行轨迹和姿态数据以及从3DS MAX获得的目标模型数据提出了一种进行空间目标红外成像仿真的方法。首先分析了深空背景中目标的红外辐射特性以及目标在中波和长波两个波段中的辐射特性,为探测器波段参数的选择提供了依据;然后介绍了用节点网络法求解热平衡方程的方法并且简化了求解过程,提高了效率;最后阐述了空间目标红外成像系统的理论模型,实现了空间目标的红外可视化建模与仿真。仿真图像对新型系统的研制和红外图像处理算法的研究有重要的意义。     

空间目标红外多波段温度分布反演

地基望远镜对空间目标的长焦距红外成像能够得到空间目标的温度区域分布信息,然而成像过程的未知参量将降低传统的双波段比色测温法正向求解精度。未知参量包括目标发射率、大气透过率、地球热辐射等。文中建立了基于多波段红外探测器测量电子数的贝叶斯估计评价函数模型,能够比较精确地反向求解空间目标的真实温度分布;并推导了目标参量估计函数的克拉美罗界,能够预测一系列不确定因素对其温度和发射率等参数求解精度的影响;最后进行了算法的仿真实验与分析。     

目标反射环境红外辐射的模拟研究

基于红外辐射探测大气层外目标时,探测器接收到的目标红外波段辐射不仅包含目标自身辐射,也包含对环境光源辐射的反射,主要为对太阳辐射、地球辐射、地球反照太阳辐射的反射.在按照基本物理原理进行建模的过程中,通过计算给定探测时间太阳、目标、地球以及观测站点在统一坐标系中位置矢量及其相应夹角,模拟了带太阳能帆板的圆柱主体目标反射...     

引入显著特征空间的抗遮挡红外目标跟踪

针对红外目标跟踪过程中目标纹理信息缺乏,与背景灰度呈现强耦合性,特别是在遮挡情况下目标特征信息链断裂,特征信息无法延续的实际跟踪问题,提出了基于显著特征空间的抗遮挡跟踪算法。首先通过分析红外目标特性,利用多尺度显著性、对比度和信息熵等信息生成显著特征向量空间,结合超像素特征距离和空间距离对区域进行聚类融合,突出目标区域,生成显著图。然后融合显著区域和原图,生成多个目标候选区作为跟踪算法输入。最后通过目标的空间分布场矩阵对全局的候选区域进行匹配,同时建立遮挡检测机制,基于显著区连通区变化和特征相似度变化曲线对遮挡的起始进行判断,结合遮挡判定设置模型更新策略。在不同红外测试集上的实验结果表明:所提算法在遮挡情况下也能达到较好的跟踪效果,有效增强了跟踪算法的鲁棒性。     

大气层外弹道目标红外辐射特性研究

针对来袭弹道导弹大气层外飞行过程中的目标识别问题,提出了对弹道目标的红外辐射探测仿真方法。红外辐射特性是大气层外弹道式目标的基本特性之一,也是开展目标识别的重要依据。对于弹道式目标的红外辐射特性识别的需求,本文开展了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测红外辐射特性的建模与仿真研究工作。首先建立了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测的红外辐射计算模型,接着基于STK/EOIR开展了典型目标的红外辐射特性仿真,最后分析了弹头目标和诱饵的红外辐射特性。     

空间目标温度与红外特性影响因素研究

为了计算空间目标的温度和红外辐射特性,需要掌握空间轨道外热流在目标表面的分布与变化规律,通过分析空间目标在轨道上的内外能量交换关系,采用数值计算的方法,对某锥形空间目标进行了温度与红外仿真,定量分析了多种参数对计算结果的影响规律。结果表明:阳光和轨道面的夹角β角对目标表面温度和红外变化规律影响显著,并且在β较大时,计算结果对于β的变化更敏感;考虑地球反照率随纬度变化后的温度和8～14 μm的红外辐射强度分别降低了1.73 ℃、0.27 W/sr,在精确计算空间目标特性时不能忽略反照率的影响。