卫星光学特征及其隐身初探

对卫星的光学特征进行了分析．分析表明太阳是影响卫星温度的主要因素。卫星的红外辐射主要出现在中远红外波段，卫星的可见光辐射主要是反射的太阳光．文中最后对卫星在光波段隐身的方法进行了初步研究．     

空间目标红外地基探测的信噪比分析

建立了天空背景辐射、大气传输和地基探测系统的仿真模型,并基于已有的低轨道卫星红外辐射特性的模型,整合了一套研究空间目标红外探测的方案。利用该方案计算了探测器对卫星探测的信噪比,分析了卫星在不同过境时间的红外地基探测的效果。通过比较不同红外波段的探测信噪特性,探究了在不同情况下如何选择最佳的观测波段。研究结果显示,当目标处于日照区而观测点在阴影区时,近红外波段的探测信噪比很高,当目标进入阴影区后该波段无探测信号。不论卫星是在日照区还是阴影区,远红外波段始终可进行探测,但是当卫星表面温度较低或者距离较远时,信噪比较低。另外,由于卫星电池板的对日定向特性,探测器接收到的红外辐射信号会随着太阳高度角的变化而出现不同的特性。     

红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真研究

针对红外预警卫星探测波段遥感数据难以获取的问题,研究了基于地表温度反演的红外预警卫星探测波段地球背景辐射仿真方法。采用了通用型单通道算法对FY-3/MERSI数据集进行地表温度反演,得到了全球地表温度分布图。在此基础上,构建了地表红外辐射模型,充分考虑了海拔、大气模式、地表类型等因素对地表辐射的影响,利用MATLAB与MODTRAN进行联合编程完成每个像元对应的地表辐射计算,实现了红外预警卫星探测波段地球背景辐射场景的图像生成。仿真结果表明:仿真图像分辨率高,能够准确反映红外预警卫星探测波段的地球背景辐射特性,可为研究红外预警卫星作战效能评估和目标识别技术提供场景数据支撑。     

卫星双波段红外热像仿真

建立了完善的卫星温度场与红外特性的理论计算模型,并对卫星3～6μm和6～16μm波段的红外热像进行了可视化仿真.首先根据卫星、地球和太阳的位置关系,计算了卫星接收的空间热流;然后利用有限元法求解瞬态热平衡方程得到了卫星的表面温度分布;最后在3～6μm和6～16μm波段分别计算了卫星的红外辐射出射度并对卫星的红外热像进行了可视化仿真.研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

导弹预警卫星探测原理及其攻防技术探讨

导弹预警卫星通过对弹道导弹尾焰红外辐射的探测实现主动段对弹道导弹的跟踪预警。从大气吸收的角度出发,对导弹红外预警卫星的探测原理进行了研究,通过计算说明了卫星对导弹尾焰进行红外探测的波段选择依据,并从探测距离上对该红外预警卫星的探测能力进行了建模研究。探讨了对光学探测卫星实施干扰时需要解决的问题以及卫星可能采取的防护方法。     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5 μm和8～14μm波段的瞬态辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率、红外发射率)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明:卫星涂层温度同α/ε成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

探测天顶角与太阳天顶角对卫星红外探测的影响

为了分析不同探测环境对卫星红外探测的影响,推导了倾斜探测路径下目标与背景在探测器入瞳处的辐照度对比度计算公式。计算了目标在海天背景下不同温度、不同高度、不同太阳天顶角、不同探测天顶角条件下,目标与背景在0.75~14μm波段的红外单色辐射照度对比度。分析指出:太阳天顶角对红外探测的影响主要在2.7μm以下波段,探测波长大于2.7μm可不考虑太阳的影响。目标在5 km以下、探测天顶角在60°以上继续增加时,探测波段变窄,不可探频段增宽;目标在10km以上,探测天顶角变化对探测影响很小。这些结论可用于指导卫星红外探测波段选择与探测结果分析。     

红外通道空间分辨率对火点监测应用的影响分析

目前基于卫星遥感的火点探测主要采用千米级分辨率的中红外波段数据,而对红外各波段火点探测灵敏度的定量研究很少,不利于充分发挥红外波段信息在火情监测中的作用。首次利用混合像元分解方法来定量分析分辨率为150 m、300 m和1 km的各红外波段在火点监测应用中的差异。结果表明,150 m分辨率中红外通道比1 km分辨率通道的火点探测灵敏度高30倍左右;300 m分辨率远红外通道可探测百平方米量级的火点;150 m分辨率短波红外通道对高强度明火区反应明显。另外还将气象卫星1 km分辨率以及环境减灾星150 m、300 m分辨率红外数据用于2009年春季黑龙江省逊克县林火和夏季安徽省秸秆焚烧火点的监测个例,从而验证了上述分析结论。结果表明,通过提高红外波段的分辨率,可以明显提升卫星遥感在微小火点探测、火场动态监测以及火势评估等方面的应用能力。     

卫星表面隔热材料红外辐射的数值分析

以卫星表面隔热材料物理模型为基础,考虑了隔热材料中的辐射换热以及间隔物和残留气体的导热情况下,建立起隔热材料温度计算模型.卫星表面红外辐射包括隔热材料外表面自身红外辐射和反射空间环境辐射.最后,结合具体的卫星运行轨道,计算了隔热材料的温度场和红外辐射.结果表明,卫星红外辐射主要集中在远红外波段,而且其中反射地球辐射占近45%.     

天体对太阳敏感器的测姿影响及其防护措施

姿态控制系统是卫星得以持续正常工作的保证。太阳敏感器在轨道运行时,容易受到天体的干扰而引起卫星姿态异常。简要介绍了太阳敏感器的工作原理。分析了天体对太阳敏感器的干扰情况。分析表明,敏感器受天体的干扰影响,与天体反射太阳光和入射太阳光在太阳敏感器位置的辐照比值有关。最后,针对可能存在的干扰,提出了相应的防护措施。     

星载激光告警系统虚警源辐射特性分析

针对星载激光告警系统的虚警问题,研究了星载环境下典型近红外告警探测器的辐射环境.分析了卫星环境下能够造成虚警的干扰辐射源,对各种辐射源在典型攻击激光波段的辐射特性进行了数值计算.结果表明:星载激光告警系统的主要背景辐射源为太阳和地球,在波长小于4 μm的光谱区域,太阳辐射产生的背景干扰起主要作用,而在大于4μm的波长区...     

Computation of Near Sea Target Scattering from Complex Background Radiation

The background radiation contribution is an important component of target scattering characteristics. A study is made on target scattering characteristics from complex background radiation, with contributions of the sun and the sea and sky background and that among each components of target. In this paper, the shadowing function of sea surface is numerically calculated by using the Z-BUFFER shadowing elimination algorithm, and the scattering of each facet of sea surface and target from the sun and the sky background infrared radiation is computed based on the rough surface scattering model as well as the infrared self-radiation of the sea surface. Finally, a numerical calculation of the forward and backward radiance of a near-sea circular cylinder scattering from the sun, the sea and sky background infrared radiation of near sea target and the infrared self-radiation of the target skin have been made. The results show the important influences of each contribution on target scattering from the sea and sky background radiation in 3-5 μm and 8-12 μm bands.     

卫星的红外辐射特征研究

卫星的红外辐射特征对于工作卫星与失效卫星的判别具有重要意义,根据卫星与地球、太阳之间的位置关系,计算了太阳直接辐射角系数,利用随机模拟法计算了地球反照和地球红外辐射角系数,建立了卫星温度控制方程,并利用辐射传递系数的概念和蒙特卡洛方法进行辐射换热的计算,对卫星温度场进行了求解,讨论了卫星红外辐射特征的计算方法,并对其特性进行了分析计算,结果表明：卫星的散热面是区别工作卫星和失效卫星的依据。     

弱小目标红外探测系统的杂散辐射分析

杂散辐射是指到达红外探测系统靶面的非目标成像的辐射能量。杂散辐射经过光电器件后增加了系统的噪声,降低了系统的输出信噪比,影响到红外探测系统对目标的探测能力。为了提高红外探测系统对空间弱小目标的探测能力,分析了红外探测系统的杂散辐射来源;推导了不同地理纬度、不同时刻下的红外探测系统太阳辐射入射角计算公式;分别计算了红外探测系统的太阳辐射、天空背景、热辐射噪声等效电子数;比较了杂散辐射噪声和探测器的固有噪声,分析了红外探测系统的最小噪声极限,得出地基红外探测系统的背景噪声决定了系统的探测极限。     

基于战技融合的空中目标红外图像仿真研究

随着红外制导导弹从点源寻的制导到面源寻的制导的发展,研究空中目标的红外成像具有越来越重要的意义。文章首先基于Fluent流场计算得到空中目标表面较精确的温度场,然后综合考虑目标、环境、太阳的红外辐射特征,对空中目标的红外辐射强度进行计算,最后运用Open GL结合典型交战态势,对空中目标红外图像仿真。从仿真结果看,该方法有效,可信度高。     

视线方向上飞机红外特性计算方法

介绍了一种沿视线方向飞机红外特性的计算方法.所采用的飞机模型简单实用,有助于分析飞机沿视线方向的投影面积.在辐射强度计算中本文不仅考虑了蒙皮、尾喷管和尾焰的红外辐射特性,还考虑了太阳、天空、地球背景辐射和大气的衰减作用对飞机红外辐射的影响.     

空中飞机红外成像仿真模型研究

从红外辐射和热传导基本定律出发,综合考虑目标实际结构、太阳辐射、天空长波辐射、气动加热及周围环境辐射等因素的影响,依据空中快速目标热辐射特性,分析气动加热对飞机蒙皮辐射的作用,运用等效热阻对内热源部分进行估算,突出发动机传热部分对飞机整体辐射产生的影响,并建立一种可靠实用的空中飞机红外成像仿真模型,仿真过程中结合对空实拍红外图像进行动态调整,目标模拟结果真实感较强。     

太阳辐射对红外热像仪测温误差的影响

根据红外辐射理论，考虑环境，大气，太阳辐射等多方面的影响，得出测温误差的计算公式，通过分析各种因素对热像仪测温误差的影响程度，给出了减小误差的对策。     

天基红外预警系统扫描相机预警探测能力研究

随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署,整个天基红外系统所有卫星接近部署完成,其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上,对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先,根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性,对其扫描成像体制进行分析,计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次,对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,其最优在轨运行方式为两两同步,且单个轨道两颗卫星相差1/4周期;对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后,根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数,计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度,结果表明:东半球北纬40°地区,可同时被4颗以上卫星监视,且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。