大气对红外偏振成像系统的影响

红外偏振成像系统探测的是某个特定偏振方向上的目标和背景辐射强度,有必要对不同目标的偏振特性及偏振辐射大气传输进行研究。首先采用双向反射分布函数对反射辐射偏振特性进行了分析,推导出了反射辐射偏振度的一般表达式。根据表达式模拟了目标的物理特征对反射偏振特性的影响。随后利用MODTRAN软件在典型大气条件下对红外波段的大气吸收以及程辐射进行了建模和计算。大气中的悬浮颗粒对目标的红外辐射进行散射,场景的偏振度随传输距离衰减。对目标反射辐射偏振特性的仿真结果与实测数据基本吻合,验证了理论的正确性。考虑大气对偏振辐射传输的影响使得计算结果更加合理和准确。     

高速飞机红外成像特性数值模拟研究

文中建立了高速飞机红外特性的物理模型，在考虑收音机内部传热、气动加热和太阳、天空、地面等背景辐射、以及大气衰减的基础上计算理得出了飞机8-14μm波段的辐射特性。分析对比了不同飞行速度、不同探测路径等条件下飞机的辐射特性，并进一步利用计算结果生成了模拟的红外图像。     

基于GLC模型的红外纹理合成方法研究

根据自然红外纹理在空间的统计分布特性，利用随机场模型可以有效地合成红外纹理，由于物体表面的温度场分布具有马尔可夫性，可以利用GLC(Generalized Long—Correlation)随机场模型模拟自然地物表面的红外辐射温度场分布情况，并利用普明克黑体辐射定律计算地表的辐出度场分布，通过辐出度场进行显示定标和量化，可以有效生成不同的红外纹理。模拟结果表明：GLC模型可以有效模拟3～5μm和8～12μm波段的红外纹理。     

雾中红外辐射传输衰减特性分析

研究雾中红外辐射衰减特性,有助于提高武器装备雾天条件下的红外对抗能力。基于大气辐射传输软件(CART)、Beer-Lambert定律、Mie散射理论和雾滴谱分布函数,计算雾滴粒子群红外辐射透过率,对红外辐射在平流雾和辐射雾中的传输衰减特性进行研究。以近红外辐射1. 064μm、中红外辐射3. 8μm和远红外辐射10. 6μm在轻雾条件下为例,结合3个地区实测数据,分析了能见度、传输距离、入射光波长和晴朗大气透过率计算值对平流雾和辐射雾总透过率的影响。结果显示在轻雾条件下,辐射雾衰减小于平流雾衰减,远红外辐射10. 6μm具有很好的传输性能,地区气象参数不同对其有显著影响。     

航天器起伏表面的红外辐射特性

采用随机表面的计算机生成方法模拟了卫星表面起伏形貌;考虑了空间环境的辐射热流,采用蒙特卡罗法计算起伏表面面元间的辐射传递系数,完成了起伏表面的温度分布计算;考虑表面双向反射分布函数,建立了起伏表面随方向变化的红外辐射强度计算模型,并且以卫星常用的镀铝聚酰亚胺薄膜材料为例,分析了空间目标起伏表面的红外辐射特性。计算结果表明:随机起伏表面的红外辐射特性与理想平面的红外辐射特性差别明显;表面温度分布和红外辐射分布与表面的起伏形貌特征相关性很强。其结果可以为空间目标红外探测技术的研究提供更加有效的支撑。     

红外辐射在雨中的衰减

利用红外光谱辐射计在大气窗口区对连续性降水的红外辐射衰减进行了测量，结果表明雨对光的衰减与降雨强度密切相关，根据测量结果得到了红外辐射在雨中衰减的定量关系式，并利用Ｍａｒｓｈａｌ－Ｐａｌｍｅｒ雨滴尺度谱分布，计算了红外辐射在雨中的衰减，考虑雨的前向散射修正后，计算结果与测量结果符合得较好．     

弹道导弹中段红外辐射特性数学建模与仿真

针对TBM中段的弹道特性,根据热平衡理论建立了TBM在中段的温度计算模型,然后根据普朗克定律建立了目标红外辐射计算模型;在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析,结果表明,这是一种计算TBM中段红外辐射的有效方法.     

尾焰红外辐射特性的反向蒙特卡罗法模拟

以发动机尾焰的红外探测为主要应用背景,利用反向蒙特卡罗法计算了液体火箭发动机尾焰红外辐射特性。首先计算了尾焰红外辐射在2.7μm下的轴向分布特性及空间不同角度分布特性,计算结果较为合理。重点计算了尾焰2~5μm的光谱辐射特性,并考虑了大气衰减的影响,与TheAerodyne Radiation Code的计算结果趋势吻合良好。实际探测时,探测器只能接收到尾焰辐射的小部分能量,因此对一定距离下探测器接收辐射进行计算,进而获得尾焰在探测器视场内的红外光谱辐射分布特性,具有重要的理论意义和实际应用前景。     

来袭飞机的红外辐射及其大气传输特性研究

研究了来袭飞机的三个主要红外辐射源(尾焰、尾喷管和蒙皮)的红外辐射特性,以及各自主要辐射波段在大气中衰减的情况。通过优化模型,计算得到了其各自主要辐射波段的红外辐射强度。并根据三个辐射源各自主要辐射波段的大气透过率的计算,得到经过相同大气路程衰减后,最终到达红外探测器的辐射强度。     

基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模

针对海面场景长波红外偏振特性建模问题,文中根据表面微元双向反射分布函数BRDF,对物体表面偏振效应进行了分析,并结合红外发射效应和红外反射效应的综合作用,提出了一种长波红外偏振度计算模型.该模型有效描述了偏振度和物体自身红外发射值、红外反射值以及探测角之间的关系.利用Radtherm IR软件对海水辐射、大气辐射与舰船目标辐射进行计算,结合本文构建的偏振度计算模型,仿真了不同时间段内、不同观测角度下海面背景和舰船目标在长波波段的偏振度变化规律.通过仿真数据与实际测量数据的对比分析,结果表明两者具有较好的拟合度,验证了该模型对于海面场景偏振度计算的有效性.     

电磁脉冲在地表大气中的传播

利用传递函数的方法研究电磁脉冲在大气中的传播规律，通过数值计算比较了矩形脉冲在实际地表大气和真空中衰减的差别，对矩形脉冲和正弦波，不同上升、下降沿梯形脉冲的大气衰减特性也做了比较。数值结果表明，大气吸收衰减使脉冲传播的距离降低，由于大气对不同频率电磁波的吸收不一致，矩形脉冲、正弦波在大气中的衰减随距离交迭变化，具有不同频谱分布的脉冲在大气中传播也有差异。     

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。     

200～5．0μm红外临边辐射光谱与

基于先进的临边探测方式，利用成熟的辐射传输模式MODTRAN4，对中红外2-5μm大气临边辐射的光谱特性和垂直分布特征进行模拟，并针对不同大气／气象条件以及太阳／探测器位置，对临边辐射垂直分布的敏感性进行了模拟和分析，给出了有意义的结果。     

厅堂中声场强度的计算

经典混响场公式在计算实际厅堂的稳态声压分布时存在明显的缺点，即不能反映混响声能随接收点到声源距离的衰减这一特性。本文比Ｍ；Ｂａｒｒｏｎ的室内声场模型推导出压级分布的修正公式，其计算结果与计算机模拟值符合较好。     

红外窗区范围内的大气光学特性

本文简述大气中各组分在红外窗区范围内的光谱特性;在综合国内外研究的基础上,讨论了红外窗区范围内电磁辐射在实际大气传播过程中的衰减机制及各衰减因子的相对贡献;给出了不同大气状况下,红外窗区范围内辐射大气衰减的某些实测和理论计算结果。最后指出目前受到广泛重视的几个问题。     

经过大气传输的红外热像仿真

大气传输特性对成像红外和目标识别研究具有重要意义。在“漫射灰体”的假设条件下,忽略传输路径上的气温变化,给出了大气传输计算的数值方程,并分析了使用等效黑体辐射光谱分布代替目标有效辐射光谱分布进行大气传输计算的可行性及其带来的误差。结果表明,在8～12 μm波段,使用等效黑体辐射光谱分布进行大气传输计算已经具有足够的精度,并且可以大大节约计算时间;但是在3～5 μm波段,反射太阳辐射对目标表面辐射光谱分布的影响不可忽视,使用等效黑体辐射光谱分布进行大气传输计算将带来较大的偏差。     

近红外辐射在雾中衰减的研究

本文根据大气实测资料,讨论了GaAs近红外辐射在雾中的衰减特性。通过与同时观测的气象能见度比较,证明GaAs辐射的衰减与大气的能见度有密切的关系。这个结论得到了理论计算的证实。     

反舰导弹红外成像制导系统目标/背景动态红外图像仿真的新思路

文中介绍了海洋作战环境下动态红外图像仿真的一种新思路。利用红外辐射的传播遵循几何光学传播原理的特性，通过对场景中红外辐射源的分析将场景中物体的几何模型、红外辐射在传播过程中的衰减和几何光学的方法相结合，建立了场景中等效辐射源模型。生成红外图像时，利用光线跟踪算法计算从等铲辐射源发出的辐射经过场景中多次反射后最后到达成像面上辐射值，然后，利用物体的运动特性生成红外图像序列，形成仿真的动态红外图像。辐     

海面导弹中波红外辐射计算

介绍了一种红外系统对海面低空飞行导弹最大探测距离的计算方法,建立了以涡喷发动机为动力的导弹全向中波红外辐射和海面水平传输计算模型,针对导弹中波红外辐射及其在大气中的传输衰减和红外探测器对导弹红外辐射的响应在不同波长时皆为非均匀的特性,提出了将导弹在3～5μm波段的红外辐射分成若干小区间计算,与对应小区间大气的海面水平传输衰减和红外探测器光谱响应曲线相对值综合后,计算红外探测系统对导弹最大探测距离的方法。最后,将理论计算结果与试验测试数据进行了对比,结果显示理论计算结果与试验测试结果有较好的一致性。     

高速公路红外引导系统透雾特性的试验研究

为了分析高速公路红外引导系统在不同能见度条件下的观察距离,根据红外大气传输理论模型和计算方法,分析了大雾条件下大气衰减对红外辐射的各种影响。在此基础上,提出了红外引导系统透雾特性研究方法。通过实验室模拟自然界的大雾气象条件,测得目标红外辐射的相关参数,并通过理论分析和实际验证,来评估热像仪在自然环境下的透雾能力。实验表明,高速公路红外引导系统具有较强的透雾能力。