地面相控阵雷达天线红外辐射特性研究

首次研究了地面相控阵雷达天线工作温度变化规律，根据传热学理论，建立了地面相控阵雷达天线工作温度传输的静态理论模型，计算了四种不同环境条件下的某型号相控阵雷达天线，给出了相控阵雷达工作温度随热损耗、风速的变化关系。     

基于遥感数据的地球背景中红外场景仿真

卫星遥感是研究地球大气背景红外辐射特性的重要手段,受大气影响及传感器观测条件的限制,无法获取多气象、多探测条件的辐射数据。针对该问题,基于JHU地物光谱数据库,分析了植被、水体、岩石等光谱辐射特性,结合传感器光谱响应,建立了3~5 m基于光谱相关性的地表辐射波段转换模型,并利用逐步回归法计算误差,模型误差小于10%。利用MODIS、AIRS等多源遥感数据产品,根据地表-大气-传感器辐射传输模型,模拟不同时空分辨率、探测条件等的地球背景辐射中红外图像。结果表明,利用多源遥感数据进行中红外图像仿真,可以实现大尺度、具有细致纹理结构的图像模拟,应用于遥感研究。     

高超声速流场中CO2的红外辐射研究

文中针对高超声速绕流场中驻点线上的CO2气体展开了辐射光谱的相关研究,分析了CO2 对 整个高超声速目标的红外辐射产生的影响。研究了以球体作为飞行本体,通过计算流体力学的方法,描述高超声速流场中驻点线的物理状态以及CO2的含量变化。以此为基础,通过逐线法计算了不同 飞行条件下绕流场中驻点线上CO2的辐射光谱。估算了发生烧蚀现象时,CO2的辐射光谱。通过理论 计算,发现在典型的高超声速飞行状态下,无烧蚀的纯空气高超声速流场中驻点线上CO2 的红外辐 射远小于飞行器本体的红外辐射。而在有烧蚀的情况下,激波层中的CO2的红外辐射将不可忽略。     

实时大气传输计算软件的研制

应用MODTRAN进行大气传输计算时通常需要输入大量参数,给使用带来不便.为此,开发了一套基于MODTRAN算法的大气传输计算软件,该软件只需输入少量数据,能够迅速地计算大气透过率,方便了外场试验.软件界面简洁,既可独立运行,又能够与其他软件连接.     

W波段毫米波晴空大气传输特性

为考察晴空大气对毫米波信号的衰减作用,基于大气分子吸收光谱参数数据库hitran2008,分析大气中对毫米波有吸收贡献的主要气体,采用Gross动力线型对分子谱线在远翼区的吸收进行精细建模计算,以逐线气体辐射计算方法计算水汽、氧气、臭氧等6种主要吸收气体的物性参数以及吸收光谱,分析均匀路径、非均匀路径大气对毫米波的衰减作用,并将逐线计算方法与Liebe模型方法的计算结果进行比对,结果表明二者符合较好.此外,将理论计算数据与94 GHz测试系统的测量数据进行对比,最大相对偏差为3.7%,进而验证模型的正确性.结果表明:在75～110 GHz毫米波段,水汽、氧气对毫米波信号衰减强烈,占总气体衰减的95%以上,毫米波信号在20 km左右高度水平传输时,需要考虑臭氧对信号的衰减作用,甲烷、一氧化碳、一氧化二氮对信号的衰减可忽略不计.研究结果可为毫米波雷达参数设计等工程应用提供参考.     

非均匀下垫面辐照环境对太空目标温度的影响

太空目标表面温度受地球下垫面辐射的影响,在对太空目标的计算中通常将下垫面作为均 匀的热辐射平衡体,而受地物类型及气象条件的影响,地球表面的反射率和热辐射值随地理位置和季 节变化,文中介绍了下垫面热流的计算方法,并根据所获得的地表温度数据以及地物类型信息,采用 不同的下垫面处理方式,初步分析了地球下垫面的不均匀性对太空目标表面温度的影响。     

粗糙表面光散射特性研究与光学常数反演

测量了特殊的镀金聚酯薄膜、镀铝绝热材料和硅化合物材料表面的激光(1.06μm)双向反射分布函数、光镜反射率谱、总体反射率谱以及等效光学常数，利用多参数优化的遗传算法，建立了材料表面的BRDF统计模型。并采用Powell算法反演了铝基绝热材料在不同波段上、某一波长的光学常数。     

基于黑体红外偏振特性的定量分析探索

通过基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型,推导分析了物体表面红外辐射偏振传输方程的Stokes表达式,得出物体表面红外线偏振度与表面反射率(发射率)、波长、探测角度以及波长、目标与背景辐射差异等参数的数学关系;针对环境因素对红外偏振度的影响,开展了不同材质以及标准黑体的中、长波红外偏振成像及红外高光谱偏振成像实验,结果表明:黑体表面的红外偏振度与波长不相关,进而提出以标准黑体红外偏振特性作为溯源基准进行红外偏振定量处理的方法.     

姿态运动对空间目标光学特性的影响分析

空间目标的光散射、辐射特性除了与其几何外形、材料结构和运动特性等密切相关外,姿态运动对其光学特性也有一定的影响,这种影响对轻诱饵类假目标尤其明显.以往的研究往往忽略了这点,首次就姿态运动对空间目标红外辐射特性的影响进行了仿真建模,建立了姿态相关的空间目标红外辐射特性理论模型,在此基础上进行了计算和分析.初步的研究结果表明,姿态运动在空间真假目标光学识别中有较好的应用前景.     

积分格式对窄带k-分布计算的影响

对于窄带k-分布模型，影响计算精度的关键因素是积分格式，为了研究积分格式对窄带k-分布模型的影响，选择了5种精度较高的高斯积分方法进行计算分析。首先采用Gauss-Lobatto 7点积分格式窄带k-分布法计算了CO2四种条件下的窄带平均透过率，并与实验结果进行对比验证，对比结果吻合良好。另外选取了4种积分方式:Gauss-Lobatto 5、Gauss-Lobatto 4、Gauss-Legendre 4和Gauss-Legendre 2点积分，对CO2的四个算例进行计算，并将5种积分格式的计算结果与逐线计算结果进行对比分析。结果表明:Gauss-Lobatto 7的精度最高，Gauss-Lobatto 5和Gauss-Legendre 4次之，其中Gauss-Legendre 4略高于Gauss-Lobatto 5。显然相同积分方法积分点越多计算精度越高，但计算时间越长，而两种不同积分方法对比Gauss-Legendre优于Gauss-Lobatto。综合考虑精度与计算时间等因素，5种积分格式中Gauss-legendre 4应该为最好的选择。