在轨太阳能帆板红外特征

在轨太阳能帆板红外特征是大多数卫星红外特征最主要的组成部分,它的研究对于卫星红外探测和识别具有重要意义。从轨道热流的计算出发,对在轨太阳能帆板的红外辐射特征进行了完整的建模。在此模型基础上,选择一定参数,以某轨道为例,分别计算了太阳能帆板的表面温度特征和红外特征,并进行了对比和分析,结果表明卫星太阳能帆板反射太阳和地球等环境的红外辐射比较微弱,其红外特征主要取决于其自身温度引起的红外辐射。     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。     

卫星双波段红外热像仿真

建立了完善的卫星温度场与红外特性的理论计算模型,并对卫星3～6μm和6～16μm波段的红外热像进行了可视化仿真.首先根据卫星、地球和太阳的位置关系,计算了卫星接收的空间热流;然后利用有限元法求解瞬态热平衡方程得到了卫星的表面温度分布;最后在3～6μm和6～16μm波段分别计算了卫星的红外辐射出射度并对卫星的红外热像进行了可视化仿真.研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

空间目标红外辐射特性的计算研究

本文较系统地建立了空间目标红外辐射的计算模型,考虑目标与太阳、目标与地球之间的换热,推导出一整套各种形状空间目标角系数的计算公式,可直接用于工程计算。     

红外预警卫星空间虚警源辐射特性分析

针对红外预警卫星的虚警问题,研究了地球同步轨道红外预警卫星的空间辐射环境。在计算卫星探测谱段内的地球背景辐射特性并将其作为衡量基准的基础上,分析了空间环境中可能造成红外预警卫星虚警的辐射源,并对各种空间辐射源在红外预警卫星短波探测谱段2.63~2.83 m和中波探测谱段4.18~4.50 m的辐射特性进行了数值计算。结果表明:太阳直接辐射对卫星探测器的辐照度远大于卫星的背景辐射强度,应采取规避措施;红外预警卫星的主要虚警源为月球辐射和近地轨道航天器辐射;月球辐射的影响主要来自镜头的聚焦作用;近地轨道航天器辐射的影响发生在红外预警卫星的中波探测谱段,研究结果可为研究相应的背景抑制及虚警源识别技术提供参考。     

红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真研究

针对红外预警卫星探测波段遥感数据难以获取的问题,研究了基于地表温度反演的红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真方法。采用了通用型单通道算法对FY-3/MERSI数据集进行地表温度反演,得到了全球地表温度分布图。在此基础上,构建了地表红外辐射模型,充分考虑了海拔、大气模式、地表类型等因素对地表辐射的影响,利用MATLAB与MODTRAN进行联合编程完成每个像元对应的地表辐射计算,实现了红外预警卫星探测波段地球背景辐射场景的图像生成。仿真结果表明:仿真图像分辨率高,能够准确反映红外预警卫星探测波段的地球背景辐射特性,可为研究红外预警卫星作战效能评估和目标识别技术提供场景数据支撑。     

目标表面太阳辐射特性研究

太阳作为最主要的红外辐射源,对研究目标红外辐射特性具有重要的影响.对目标表面太阳辐射特性进行了详细地分析.首先,给出了表面太阳辐射的计算方法;其次,对影响表面太阳辐射的两个重要因素--大气特征和太阳与目标相对位置进行了详细分析;最后通过实验得出了太阳辐射与太阳角、目标表面方位角和斜面倾角的关系.给目标表面红外辐射特性的...     

目标表面地球辐射和地球反照的均匀模拟法

对地球面元的方位角和天顶角进行了均匀采样,并将面元位置矢量由球坐标系转化到了地心赤道坐标系中.通过数值积分,计算出了地球反照和地球红外辐射对目标的辐射角系数.计算结果表明,该方法不仅在计算效率和计算精度方面都明显优于随机模拟方法,而且与辐射换热角系数手册数据十分吻合,非常适用于目标热流的计算.     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

基于改进Delaunay三角剖分的空间目标红外辐射成像方法

空间目标的红外成像仿真技术在军事国防、空间探测等领域都具有重要意义。本文提出了一种基于改进Delaunay三角剖分的空间目标红外辐射成像方法。此方法首先根据空间目标热平衡方程,利用节点网络法求解出目标的各节点温度,然后利用STK得出探测器、目标、地球与太阳的位置关系,随后由目标节点温度求得目标红外辐射强度,最后采用提出的改进Delaunay三角剖分的方法重建目标得到红外图像。本文以某卫星为例进行了成像仿真实验,实验验证了本文成像方法的有效性与高效性,对空间目标的红外探测与识别具有重要价值。     

地球静止轨道变姿态空间相机的外热流计算

为了获取中高轨道变姿态空间相机准确的外热流数据,提出一种求解其变姿态外热流的方法。以地球静止轨道空间相机为例,首先确定卫星-太阳-地球三者之间的相对位置关系;然后,根据相机对日成像的工作任务确定其不同时刻的姿态;最后,根据相机姿态变化后的环境映射面以及直接积分法获得的辐射角系数计算相机各表面的瞬时外热流。计算结果表明,在相同轨道条件下,相机由于在轨姿态变化导致其接受到的外热流总和比姿态恒定的相机有所减少,其中春分日总热流减少372.5 W/m2,冬至日总热流减少771.5 W/m2。入光口所在的+X面外热流增大了2倍左右,该面进出地球阴影区时外热流在0~1 378 W/m2之间剧烈波动。计算结果可指导相机热设计,该方法同样适用于多维变姿态航天器的外热流计算。     

星载激光告警系统虚警源辐射特性分析

针对星载激光告警系统的虚警问题,研究了星载环境下典型近红外告警探测器的辐射环境.分析了卫星环境下能够造成虚警的干扰辐射源,对各种辐射源在典型攻击激光波段的辐射特性进行了数值计算.结果表明:星载激光告警系统的主要背景辐射源为太阳和地球,在波长小于4 μm的光谱区域,太阳辐射产生的背景干扰起主要作用,而在大于4μm的波长区...     

卫星表面隔热材料红外辐射的数值分析

以卫星表面隔热材料物理模型为基础,考虑了隔热材料中的辐射换热以及间隔物和残留气体的导热情况下,建立起隔热材料温度计算模型.卫星表面红外辐射包括隔热材料外表面自身红外辐射和反射空间环境辐射.最后,结合具体的卫星运行轨道,计算了隔热材料的温度场和红外辐射.结果表明,卫星红外辐射主要集中在远红外波段,而且其中反射地球辐射占近45%.     

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。     

卫星光学特征及其隐身初探

对卫星的光学特征进行了分析。分析表明太阳是影响卫星温度的主要因素,卫星的红外辐射主要出现在中远红外波段,卫星的可见光辐射主要是反射的太阳光。文中最后对卫星在光波段隐身的方法进行了初步研究.     

星载激光告警系统的背景辐射特性研究

阐述了星载激光告警系统在空间环境下的各种背景辐射源的辐射特性,以400 km的低轨道侦察卫星的激光告警系统为例,建立了各种辐射源在宿主星位置处的光谱辐照度模型,并进行了数值计算;假定告警系统告警波长为1.315 μm,探测器工作波段为1～3 μm,计算了各辐射源在宿主星位置处对应1.315 μm波长的光谱辐照度和1～3 μm波段内的总辐照度,并进行了比较分析,结果表明:星载告警系统的主要背景辐射源为太阳和地球,它们在告警波长处的光谱辐照度分别为39.9 mW/cm~2,10.9 mW/cm~2,在1～3 μm波段内的总辐照度分别为38.9 mW/cm~2,10.35 mW/cm~2,在实际工作中应采取研究专门的背景抑制技术对太阳辐射和地球辐射进行有效抑制.     

太阳同步轨道二维变姿态空间相机的外热流计算

为了得到准确的二维变姿态空间相机外热流数据,提出了一种在J2000坐标系下进行二维变姿态空间相机的外热流算法。首先,在J2000坐标系下确定了相机的位置、太阳的位置及其辐射强度;其次,根据空间相机的视轴始终指向太阳的工作特点及太阳的位置,计算出其在极端情况下的二维姿态角;然后,根据得到的姿态角计算出姿态变换矩阵。最后,利用Matlab编程计算出一个轨道周期内的不变姿态以及二维变姿态条件下的复杂外热流。该方法计算得到的不变姿态外热流与I-deas/TMG软件得到的结果能够很好地吻合。与姿态不变的相机相比,相机二维姿态的变化会导致其外热流发生较大的变化,尤其是入光口所在的-Y面,其太阳直射热流的波动范围为0~1 394 W/m2。得到的姿态角为热仿真模型姿态的调整提供了重要参考。由变姿态外热流数据可以看出,-Z面的外热流最小,其最大平均外热流小于4 W/m2。另外X面和+Y面的外热流也较小,X面最大平均外热流小于80 W/m2,+Y面最大平均外热流小于110 W/m2。在实际应用中,由于卫星平台的遮挡,X面和+Y面的外热流会更小,因此可以将-Z面,X面和+Y面作为散热面,为热设计工作提拱了很好的指导。     

太阳同步轨道卫星空间热流分析

卫星空间热流的计算是卫星可见光特性与红外特性分析的基础,本文首先建立了基于蒙特卡洛法的卫星空间热流计算模型,然后计算了太阳同步轨道对地三轴稳定卫星在轨运行一个周期内所接受的空间热流,最后对卫星的空间热流计算结果进行了详细分析,研究结果对于空间目标可见光特性与红外特性研究具有参考价值。     

地磁坐标系下变姿态空间相机的外热流计算

为了提供准确的空间相机外热流数据,提出一种在地磁坐标系下进行频繁姿态变换的空间相机瞬态外热流计算方法。首先,确定了在J2000坐标系下太阳地球的相对位置及太阳辐照强度;其次,计算相机不同位置的地磁纬度,并采用二分法得到相机在轨运行时进出高磁纬地区(|L|60)的轨道时间;然后,依据其地磁纬度,确定相机不同时刻下的在轨姿态。最后,采用蒙特卡洛法(MCM)计算相机的各环境映射面的轨道视角系数,进而得出整轨周期内各环境映射面接受的瞬时外热流。此方法与IDEAS/TMG软件的外热流结果能够较好的吻合。与姿态稳定的相机相比,空间相机姿态频繁变化会导致外热流数值的明显波动。尤其是入光口所在的+Z面,其波动范围为0~1 245.4 W/m2。