大气透过率对红外系统作用距离的影响分析

红外系统的作用距离是评价系统探测能力的重要性能指标。研究了大气传输介质对中红外探测波段的影响,计算了典型飞行目标中红外辐射在大气中的传输,分析了红外系统作用距离随相对湿度和大气能见度的变化。结果表明:红外系统作用距离随相对湿度的增加而减小,随能见度的增加而增大。对于800 K的目标,在能见度小于8 km的浑浊大气中,8~12 μm 探测波段的作用距离大于3~5 μm。在中等及良好能见度时,8~12 μm探测波段的作用距离小于3~5 μm波段。为红外探测跟踪系统的设计、性能指标考核与评价提供参考。     

光学成像卫星发现目标概率的计算方法及仿真分析

传统评估光学成像侦察卫星的威胁一般是采用卫星临空预报方式,这种方式虽然操作简单,但是必然存在一些虚警现象.提出了一种用卫星发现目标概率来评估威胁的计算模型和方法,并利用仿真工具STK进行了实例仿真,分析出影响光学成像卫星发现目标概率的若干关键因素,可有效解决虚警问题.     

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.     

大气光学湍流对光电探测器性能的影响

采用激光闪烁仪和超声风速计对沿海某地冬、夏季的大气光学湍流和风速进行了较长时期的测量,得到了其平均的统计特征。并据此分析了大气折射率结构常数的累积出现概率为50%和90%时大气湍流对光电探测器性能的影响。结果表明:(1)对于水平传输,大气湍流对短波和中波红外成像系统的影响随着传输距离或湍流强度的增加而超过系统的衍射受限占主要地位,对长波红外告警系统的影响可以忽略。(2)对于斜程传输,大气湍流的影响随天顶角的增加而增加,在天顶角小于60°的情况下,大气湍流对系统性能影响的变化不超过45%;而在天顶角超过60°之后,大气湍流的影响迅速增加,其影响最大可以超过3倍。     

电子侦察卫星对舰船侦察威胁等级分析

海上军事活动中,电子侦察卫星是舰船电磁频谱安全威胁的主要来源之一。依据过顶侦察卫星探测目标的模型和发现目标概率的计算方法,通过计算典型侦察卫星对海上舰船的发现概率,并以发现概率为基础对电子侦察卫星的威胁等级进行了评判。     

激光主动侦察作用距离的研究

基于猫眼效应的激光主动侦察技术有效地结合了激光技术、成像传感技术和微弱目标的信息处理技术,可实现对远距离微弱目标的主动探测和识别,是光电对抗领域的一项重要技术,其中作用距离是侦察系统的主要参量之一。为了评估激光主动侦察系统的作用距离,以猫眼目标的光学窗口所反射的激光回波功率为基础,分析了影响作用距离的因素,建立了最大作用距离的数学物理模型,数值模拟了发射激光峰值功率、发射激光束散角、大气能见度、探测器灵敏度以及等效反射面离焦量对最大作用距离的影响。结果表明,通过减小发射激光束散角,提高探测器灵敏度可以有效提高系统的作用距离;为满足不同情况的天气需求,可选择不同波长的激光光源。这一结果可用于指导激光主动侦察的系统设计或者作为衡量系统性能的标准。     

舰载雷达发现目标的效能概率

舰载雷达发现目标的效能概率是表征舰载雷达保障武器系统完成某一单项作战任务的重要指标之一。首先研究了舰载雷达能够保障舰炮射击时发现目标的效能 ,并给出了效能概率的计算方法 ,然后就典型的雷达保障舰炮射击情况作了定量数学计算 ,计算结果表明 ,该算法是有效的 ,其结果对于提高舰载雷达的作战效能具有重要应用价值。     

采用低发射率红外材料对探测距离和概率的影响

为研究双机空战中目标机采用低发射率红外材料后对攻击机机载红外搜索跟踪系统探测距离和概率的影响,建立了飞机运动过程和机载红外搜索跟踪系统探测距离计算模型,得到了相向飞行、同向飞行和侧向飞行三种典型的双机空战过程中探测距离和概率随飞行时间、速度、轨迹的变化规律。计算中考虑了目标的光谱辐射特征、大气透过率和探测器性能等因素对探测距离和概率的影响。结果表明目标机采用低发射率红外材料抑制红外特征后,在相同探测概率的情况下,探测距离明显减小;在攻击机与目标机相同距离的情况下,探测概率明显下降。     

红外侦察告警系统在不同气象条件下作用距离等效推算

根据动态飞行试验数据和经验,在合理的模型简化基础上建立了多条红外侦察告警系统作用距离等效推算准则,包括:确认红外侦察告警系统观测到的迎头作战飞机长波红外辐射主要为蒙皮辐射;考虑光谱分布;将飞机作为点目标处理,基于改进型信噪比准则。综合考虑目标辐射、背景辐射、路径辐射、光学系统辐射,建立了考虑光谱分布和飞机截面积变化的红外侦察告警系统作用距离公式模型,从该作用距离公式出发,推导出红外侦察告警系统的作用距离等效推算公式。采用Matlab7.5编程进行松弛迭代计算,跨平台反复调用LOWTRAN软件以计算大气透过率、目标处背景辐射等,对红外侦察告警系统动态飞行试验数据进行了等效推算,同时分析了温度、湿度、能见度等单一气象参数对红外侦察告警系统探测作用距离的影响。     

利用光谱等分法对红外系统作用距离的计算

红外辐射在大气的传输过程中,受到大气分子对光谱的选择性吸收,以及大气环境、距离等影响,使得大气透过率成为一个复杂的参量。采用光谱间隔等分方法,给出了红外成像系统作用距离新的估算方程和求解方法。利用MODTRAN软件计算出微小光谱区域的大气透过率,利用所编计算程序调用计算值,计算各微小光谱区域的红外辐射,对各微小光谱区域的计算数据求和,取代了采用常数或平均大气透过率的常用计算方法,提高了计算的准确度。综合考虑了大气能见度、海拔高度、天顶角和空间频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。