天空背景近红外氧气A带光谱测量与分析

为研究被动测距技术中天空背景近红外氧气A带光谱特性,利用高光谱成像光谱仪,对不同天顶角下的天空近红外氧气A带光谱进行测量,并依据被动测距原理,计算出不同天顶角下的天空背景光谱的氧气吸收率。测量结果表明:天空背景光谱在氧气A带中有明显的特征吸收谱线存在,并且天顶角越大天空光谱氧气A带吸收强度越强,氧气吸收率越大。这为后续被动测距的背景抑制和目标光谱准确提取奠定了基础。     

基于O2 吸收特性单站被动测距机理研究

大气中氧分子浓度分布相对稳定,随纬度位置和季节变化不大;吸收波段跨越762 nm,易于被非低温探测器探知;带内无叠加其他大气组分吸收谱。据此提出基于其吸收特性的比尔定律被动测距。通过基线拟合寻找762 nm 和690 nm 附近的吸收率来反演距离。朗伯-比尔定律应用中的一项固有误差项被发现,定义为非线性初值。其本质是仪器非理想特性的限制引起的不可消除的线间辐射强度。搭建距离测算实验平台,对东经113,北纬38地区,不同季节不同时段不同天气条件,建立大量的不同组约束条件下的氧吸收率与距离的关系样本数据库。统计拟合得到经验模型实时修正理论模型中的非线性初值项,距离反演精度小于2.7%。     

降雨天气条件下被动测距实验

降雨对目标辐射的传输会产生严重衰减,从而给基于氧气吸收的被动测距技术带来一定的影响.在理论分析降雨天气条件下大气及雨滴粒子对目标辐射散射衰减作用的基础上,在降雨天气时对固定距离为2360m处的卤钨灯目标进行了被动测距实验.实验采用分辨率为1nm的光谱仪采集卤钨灯目标在740～790nm波段的光谱辐射,通过设置不同的目标提取阈值提取目标辐射光谱,并根据被动测距技术的原理计算氧气吸收率;然后利用相关K分布法建立的氧气吸收率与路径的关系模型解算目标距离.结果表明:不同的目标提取阈值对测距精度有影响,文中选用的0.8、0.9和0.99三个目标提取阈值,选择0.9时测距精度最高;经平均处理后的目标光谱更接近真实光谱,测距精度高.     

飞行器尾焰红外辐射及其被动测距

旨在研究利用飞行器的尾焰辐射对飞行器进行被动测距。导弹和飞机发动机的排气系统是飞机在3~5 m波段的主要红外辐射源。建模计算了矩形喷管尾焰红外辐射特性,计算结果表明,不管观察方向如何,尾焰红外辐射强度色比是相同的。当辐射强度色比在大气中传输时,因为吸收和散射而被衰减,不同波长上红外辐射衰减幅度不同,辐射强度色比随着传输距离的改变而发生变化,色比包含了目标的距离信息。推导了目标尾焰色比与尾焰温度、辐射传输距离、大气消光系数之间的关系。计算了尾焰色比与尾焰温度的关系,推导出了红外三色比距离方程组,选取4.5、4.6、4.7 m三个波长对三色被动测距进行了研究。利用测距方程组画出了测距图。结果表明,利用该方法可对尾焰进行三色测距。     

地面目标的红外被动测距研究

讨论了地面目标与背景红外辐射在大气中的传输情况,基于红外探测系统测出的目标与背景的辐照度差,提出了一种新的被动测距方法．利用该方法,得到了测距公式和测距的距离分辨率公式．计算了不同天气情况下,目标与背景的辐照度差与距离以及距离分辨率与距离之间的关系．计算结果表明,该方法可用于对地面目标的被动测距．     

低层大气中氧气吸收的研究

根据中国地面１０４个气象台站探空Ｐ－Ｔ－Ｕ剖面数据和大气吸收谱线理论，研究了低层大气吸收率随频率，地区，海拔高度，时间的变化特性。给出了北京地区地球表面大气复折射率随频率的变化，１０００ＧＨｚ地球表面大气复折射率中国地域分布。     

基于红外辐射特性的单波段红外图像被动测距

以单波段红外图像被动测距为研究背景,首先分析了凝视型红外探测系统的工作原理,将其工作过程分为入瞳前和入瞳后两个不同的阶段,其中第一阶段与目标距离相关,而第二阶段则决定于红外探测系统本身的传递函数,而后对图像像素灰度与入瞳处辐亮度之间的关系进行了表述;然后针对点目标与面目标的成像特点,分别计算了相应的目标与背景的入瞳处幅亮度差,得出:两者的红外辐射特性存在一致性.基于短时间内目标近似匀速运动的假设,推导了单波段红外图像被动测距方法.最后利用外场实测中长波红外图像对该算法进行了验证,并对测距结果和测距误差进行了详细分析.     

单站双波段红外被动测距算法研究

空中目标的红外辐射在大气中传输时,大气以及大气中的气溶胶会对红外辐射产生吸收和散射,从而造成红外辐射的衰减.波长不同,大气对其产生的衰减也不同,从而导致红外探测系统接收的目标辐射信号不同.通过对所接收的双波段目标辐射信号进行分析,推导了简单的被动测距算法,并对算法分析得出:此算法模型距离估算的难点在于目标辐射强度J准确值的获得.为此文中改进了测距算法,推导了不再包含目标辐射强度J的距离新算法,从而简化了距离估算.     

基于UKF的稳定平台导引头被动测距算法研究

本文的主要目的是为了解决主动寻的空空导弹被动测距的问题.由于很多导弹采用的是稳定平台的导引头,使得现有的只测角被动测距的方法不能直接进行应用.本文通过对稳定平台导引头结构和导弹常用坐标系之间关系的分析,得到了合适的测量方程和状态方程,由于状态方程是一个比较复杂的非线性方程,本文采用了UKF的方法,并给出了得到下一个时刻采样点的算法.对本文提出的算法利用六自由度导弹模型进行了仿真,并针对常见格斗场景对UKF与EKF的性能进行了比较和分析.最后通过对脱靶量的比较表明了本文提出的算法有效的提高了导弹的导引精度.     

基于红外被动测距的基线拟合算法研究

为了实现红外光谱被动测距技术的准确测距以及透过率的精确计算,采用插值法进行了基线拟合算法研究。以氧气A带为例,利用逐线积分计算出A吸收带两边的带外数据,采用多种插值拟合方法来拟合,进行了详细的理论分析和仿真验证。通过几种拟合结果的对比,多项式插值拟合取得了比较好的结果,拟合精度最高。结果表明,多项式插值拟合基线算法为建立透过率和距离等条件的数据库提供了方法,为被动测距的实时测量提供了坚实的基础。     

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.     

空间飞行器对背景辐射的反射特性

介绍了飞行器在地球大气层外的主要辐射，给出了飞行器反射背景辐射强度空间分布的计算方法，并运用计算机对距地面几百千米的某圆锥形飞行器中午和晚上在3～5μm和8～14μm波段内辐射强度的空间分布进行了数值计算，得到了合理的结果。     

基于AOTF分光方式的短波红外成像光谱仪背景辐射特性

由于声光可调滤波器(AOTF)晶体和声电换能器制造工艺的限制,基于AOTF分光方式的成像光谱仪通光孔径和光学透过率较小,导致有效目标入射量较小,此时系统背景辐射的影响不容忽视。具体阐述了系统背景辐射对信噪比及辐射精度的影响,对系统背景辐射量进行了理论分析计算,并通过实验验证了背景辐射的温度特性。最后,提出局部控温的方法来抑制背景辐射的影响,并通过实验验证了其有效性,为工程系统设计提供了必要的参考。文中的研究同样适用于其他有效目标入射辐射量小或系统工作环境温度变化大的红外光谱成像系统。     

Experimental research on transient radiation effects in microprocessors based on SPARC-V8 architecture

An experimental system is developed for the transient radiation effects testing of an anti-radiation hardened processor. Based on this system, the transient radiation effects in a microprocessor based on SPARC-V8 architecture was investigated. The dose-rate-soft-error index parameters of the processor were determined according to the test results, as were the influences on the function and timing parameters of the processor. The power supply balance is affected, which caused the system to reset and be the main source of soft errors. The results showed the circuit recovery time is primarily determined by the internal PLL, while the core power and the output-low-IO ports are more sensitive to the transient dose rate effect. The power-integrity-hardened design is proposed to mitigate the transient radiation effect.