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.     

红外成像系统作用距离计算

分析了红外成像系统的几个主要性能参数。根据大气环境条件、目标几何形状以及目标和背景热辐射特征,进行了必要的修正,完成了不同探测及识别要求时系统的作用距离计算。计算可根据理论模型或实验室实测数据进行,并适用于点目标和面目标。     

论红外成像系统的最大作用距离

作用距离是描述军用红外成像系统整机性能的一个重要参数。作用距离可以分为探测距离、识别距离和确认距离,其中以探测距离最大。根据红外成像系统、地球曲面和目标之间的几何关系,介绍了一种基于MATLAB的对地观察红外成像系统的最大作用距离计算方法。该值取决于整机所在高度、地球半径和目标高度。整机的实际探测距离或者对待研整机提出的作用距离指标不应该大于此值。     

红外成像系统作用距离的估算

在红外成像系统中,任何虚假和不需要的信号统称为噪声。噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。从信号和噪声和统计特性出发。文中详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系,基于此推导了红外成像系统对点源目标的作用距离公式。对面源目标,重新确定了温差的概念,综合考虑目标的面形尺寸、观察等级和探测概率的要求,以MRTD为基准计算作用距离。编制了相应的软件,可以快速计算出不同探测概率下的作用距离。最后给出了计算实例。     

一种红外成像系统作用距离试验评估方法

进行红外成像系统作用距离考核试验时,由于外场试验中的目标特性及气象条件与指标提出对应的目标特性及气象条件有差别,因此需要进行必要的折算.提出一种基于信噪比准则的可行的红外成像系统作用距离试验评估方法.     

焦平面探测器红外成像系统探测作用距离估算

建立了焦平面探测器红外成像系统对红外目标的探测作用距离估算模型.该模型综合考虑了系统观测环境条件、目标红外辐射特性和焦平面探测器红外成像系统对探测作用距离的影响,能够有效估计系统对特定飞行目标的探测作用距离。依据该模型可科学地对红外成像系统的各关键技术参数进行论证计算,从而加强系统的顶层设计,为工程实践奠定理论基础,指导相关成像系统的研制过程。因此该模型具有十分重要的工程应用价值。     

基于光谱等分法估算复杂大气条件下红外成像系统的MRTD和作用距离

大气透过率是影响红外成像系统作用距离的重要因素。在大气传输过程中,红外辐射会受到大气分子的选择性吸收、散射以及复杂气象条件等的影响,这使得大气透过率成了一个复杂参量。用光谱等分法计算了大气透过率。首先利用MODTRAN软件计算一定距离时各谱线的大气透过率并建立数据库,然后按一定间隔等分光谱区域并调用数据库计算出各微小光谱区域内的大气透过率,最后将其代入模型用以计算红外系统的作用距离。与利用常数或者平均大气透过率的计算方法相比,该方法提高了计算结果的准确度。计算并分析了探测高度、湿度以及雾霾等复杂气象条件对红外成像系统MRTD和作用距离的影响。     

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。     

红外成像跟踪系统作用距离等效测试方法与验证

考虑到大气环境条件、红外探测器的性能以及目标和背景热辐射特征等因素对红外成像跟踪系统作用距离的影响,针对红外成像跟踪系统作用距离的指标要求,在保证目标成像像素大小和目标与背景图像反差不变的情况下,提出了通过近距离小目标小温差等效替代的作用距离测试方法,并对等效测试的结果进行了远场动态试验验证,所得结果为红外成像跟踪系统的设计和作用距离评估提供了依据。     

海空背景凝视红外成像系统作用距离研究

针对凝视红外成像探测系统作用距离计算问题,在分析传统作用距离模型的基础上,提出基于图像目标信噪比检测依据的新距离计算模型.该计算模型全面考虑了目标与背景的对比度以及红外图像空间起伏噪声特性,给出了复杂背景限制下红外凝视成像探测系统作用距离计算公式.海空背景下舰载红外凝视成像系统探测距离计算实例表明该计算模型相对于原有计算模型能够更准确解决复杂背景情况下红外成像系统作用距离的估算问题.     

不同大气条件下红外成像效果模拟

红外成像仿真技术是解决实际应用中对红外图像数据源需求的重要途径。大气传输是红外成像的必经环节,对红外图像质量有着重要影响,大气传输效应模拟能提高成像的真实感。同一场景在不同大气条件下红外成像的模拟能为特定的图像分析提供数据。在大气传输理论的基础上,研究了红外成像大气作用效果的模拟方法,通过飞艇平台获得的红外图像作为数据,利用大气辐射传输模型进行大气修正得到地面辐亮度基准图像,在此基础上进行了不同大气模式、温度和水汽含量下的红外图像仿真实验,并对实验结果进行了评价,取得了较为理想的仿真效果,为大气效应模拟提供了一种有效的方法。     

适于制冷型红外侦测系统的作用距离修正模型

提出了一种适于制冷型红外侦测系统的作用距离修正模型。分析了传统作用距离模型的局限性,考虑实用中冷阑、背景辐射和像差对制冷型红外侦测系统作用距离的影响,分别从探测率D*、信噪比SNR和像差参数τs三个方面对传统作用距离模型进行了修正,并针对导弹和飞机两种典型目标开展了红外侦测试验,结果表明：相比传统模型,修正后模型计算结果更符合实测情况,准确度明显提高。可为制冷型红外成像系统设计时的性能指标论证提供参考,也可用于指导红外系统实用时的优化布站。     

凝视型红外搜索跟踪系统对巡航导弹作用距离分析

红外探测系统对巡航导弹进行探测预警,是拦截巡航导弹的首要条件。通过分析在3~5μm波段内,作为巡航导弹主要辐射源的蒙皮、发动机喷口和羽流的红外辐射特性,建立了凝视型红外搜索跟踪系统（IRST）对巡航导弹的作用距离模型,给出了求解距离方程的正确方法,并对实例计算的结果进行了分析。     

探测条件对红外热成像系统MRTD影响的研究

在考虑目标的尺寸、探测等级、探测概率及大气环境等因素情况下,研究了热成像系统的最小可分辨温差（MRTD）,建立了一个改进的MRTD模型。由于大气透过率与波长和距离相关,利用光谱等分法计算大气透过率,将探测波长范围等分为一个个窄波段,利用MODTRAN软件计算在一定大气条件和距离下每个窄波段的大气透过率。通过调用对应波长的透过率,计算了探测波长范围内热成像系统的MRTD,提高了MRTD的准确性和适用性。     

一种制冷型红外近景成像系统的无调焦设计

针对制冷型近景成像红外光学系统,讨论了近景系统调焦量对系统冷反射的影响,分析了在定焦近景成像系统中采用无调焦设计的必要性,以及如何选取合适参数提高系统景深、如何选取材料进行无热化设计从而实现无调焦的设计方法。基于320×256中波制冷探测器,设计了一个焦距为20 mm、F/4的无热化红外光学系统,该系统景深范围可以覆盖成像范围(1~10 m),且在-40~55℃的温度范围内实现无调焦清晰成像。     

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。     

工作温度对锑化铟探测系统作用距离的影响

针对工作温度对光伏型锑化铟探测系统作用距离的影响,通过将特定器件的载流子输运与热噪声方程结合,得到温度与器件归一化探测率的关系,并将其提升到系统级,得到工作温度变化条件下,系统作用距离模型;在模型的基础上,设定探测条件并进行仿真,得到系统作用距离随工作温度变化曲线,分析了温度对系统作用距离的影响;为验证模型准确性,设计并进行了不同温度条件下系统作用距离的实验,对比了仿真与实验结果,并分析误差原因,得出该模型符合实际情况的结论,对改善系统工作环境及优化使用方法有重要意义。