空间目标红外辐射谱测量系统

研究空间目标的红外辐射谱,对于识别空间目标、监视空间碎片、保障卫星运行等空间安全问题有重要意义。针对典型空间目标红外辐射特性,分析了最大可探测距离、系统温度分辨能力以及它们之间的关系,设计出一套中、长波相结合,实时监视并跟踪空间点源目标的红外辐射谱测量系统。在实验室条件下进行了模拟测量,结果表明系统效果良好。     

空间目标红外辐射谱测量技术研究

本文系统介绍了空间目标红外辐射谱测量技术,概述了空间目标信息获取的研究意义和主要研究方法,并从系统的角度研究了谱测量技术的实施方案和主要研究内容,讨论了光学系统参数、目标探测距离和温度分辨率等重要参数,讨论了背景辐射消除、目标精密跟踪等信号处理方案。     

空间目标红外辐射理论分析

首先建立了空间目标的热平衡方程,并利用节点网络法求解了目标表面的温度分布.然后根据普朗克定律计算了目标的红外辐射,给出了求解空间目标红外辐射的一般方法,最后结合具体的实例和相应的简化条件,对大气层外某空间目标的温度分布和红外辐射分布进行了数值计算,计算结果验证了理论分析的正确性.     

军用目标红外辐射特征研究进展

随着红外探测和精确制导技术的发展,红外隐身成为提高军用目标生存力和战斗力的关键技术之一,红外辐射特征研究作为一种基础研究在红外隐身技术中占有重要作用。阐述了红外辐射特征研究在红外隐身技术中的重要意义以及研究方法,探讨了其主要研究内容,介绍和分析了国内外在红外辐射特征上的研究现状。在此基础上,展望了未来红外辐射特征研究的发展趋势。     

空间目标红外辐射测量系统标定技术

为实现对空间目标红外辐射进行定量测量,需要解决红外辐射测量系统的标定问题。针对常规标定方法对大口径红外辐射测量系统标定存在的不足,在对其测量原理分析的基础上,提出了一种内置黑体标定与天文恒星标定相结合的新方法。采用内置黑体作为标准辐射源对匹配镜组和探测器进行标定,采用恒星标准辐射源对大口径主光学系统透过率进行标定,并推导出了红外辐射测量系统整体的响应关系。试验验证表明,该方法与传统的全孔径标定方法相比,曲线斜率误差在4%以内,具有操作简单易行、标定系统的研制难度低、标定效率高等优点。     

基于参考源的空间目标红外辐射特性测量

地基测量是获取空间目标红外辐射特性的主要手段。地基测量由于大气影响,测量结果含有严重误差。利用由大气光学参数测量设备和辐射传输软件构成的大气同步修正系统,可以减小大气影响引入的误差。然而,由于典型大气模式和测量参数精度限制,经大气修正后的测量误差仍高于20%。提出一种基于红外标准星的辐射测量方法,使用与目标具有相近观测仰角的红外标准星作为参考源,准确获取空间目标观测光路上的透过率,分析了水汽、臭氧和观测仰角对透过率精度的影响。进行了红外星测量实验,利用文中方法测量的目标辐射误差为4.65%,明显优于传统方法的14.57%。结果说明文中方法能作为一种获取空间目标红外辐射的有效途径。     

空间锥形目标的红外成像仿真

由于应用需求的驱使,红外成像仿真技术越来越受到国际社会的关注,并已成为现代国防科技的关键技术之一。针对深空背景条件下的锥形目标,可利用结点热网络法求解其表面温度分布,然后计算目标与背景的红外辐射,再将探测器接收的辐射照度转化为灰度,并加入探测器自身效应的影响,就可仿真得到锥形目标不同成像状态的图像。此方法完整地实现了空间锥形目标在红外探测器上的成像过程,同时考虑了多种因素的影响,具有很高的真实性与逼真度,可为红外成像系统的研制及目标检测识别算法提供测试场景与依据。     

利用有限差分法计算空间目标红外特征

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据.首先分析了空间目标与外界环境的热交换关系,确定了目标表面的边界条件,推导出边界单元的有限差分形式,针对空间目标的遮挡问题.开展了判断方法的讨论,为准确计算目标的表面温度场奠定了基础.其次利用有限差分法求解其导热微分方程,获得了目标表面温度场分布特性;将总红外辐射分解为自发辐射和反射辐射两部分,分别给出了计算自发辐射强度和反射辐射强度的计算式.最后以某空间目标为例,利用数值方法计算表面温度场,并在此基础上计算了红外辐射强度的空间分布,对计算结果进行了分析.     

空间目标的红外辐射理论计算

空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据,也是空间目标红外隐身技术研究的基础。获取空间目标的表面温度场是进行红外辐射特征分析的重要前提。为了确定目标的表面温度场分布,首先建立了空间目标的导热微分方程,求解了其表面温度场分布;然后计算了空间目标的红外辐射强度;最后对国外某型空间目标的表面温度场分布和红外辐射强度分布进行了数值计算并加以分析。计算结果验证了理论分析的正确性,对空间目标的探测具有一定的参考价值。     

海上目标红外辐射特性测量数据处理系统设计

针对海上动态目标红外辐射测量精度评估问题,分析了影响红外辐射测量误差的主要因素,重点研究了针对试验海域系统外场定标方法、大气辐射传输修正方法、背景杂散辐射模型,提出了海上动态目标红外辐射测量数据分析处理系统的设计方法,为海上飞行目标红外辐射特性测量系统建设有一定的指导意义。     

巡航导弹的红外辐射特性研究

根据红外辐射理论,分析了巡航导弹的红外辐射特性,建立了巡航导弹在不同飞行速度和视线方向上的红外辐射的简化工程模型,重点对巡航导弹的蒙皮、尾焰、尾喷口以及其反射太阳和地球辐射所产生的红外辐射分别进行了计算。结果表明：在巡航导弹的红外辐射中,主要是蒙皮、尾焰和尾喷口的辐射,太阳和地球的反射辐射可以忽略不计;同时,巡航导弹的红外辐射主要集中在后向上,并且随着巡航导弹飞行速度和视线的变化而快速变化。     

飞机机体红外辐射特性研究

建立了飞机机体红外辐射强度的计算模型。在综合考虑气动对流作用、环境辐射、内热源加热、蒙皮热传导等因素的基础上建立了热网络方程,由此导出壁面热流密度函数,并将其作为浮动的热边界条件,通过机体外流场的数值计算得到了机体表面的温度分布,并计算得出不同视线方向上、不同波段的机体总体红外辐射强度,在计算视线上的机体总辐射时考虑了面元之间的遮挡,最后讨论了太阳辐射、飞行速度、飞行高度对飞机机体红外辐射的影响。     

目标红外辐射特性测量定标方法研究

阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析,针对不同定标方法的优缺点进行了说明,定标时通常采用0米定标,方便且可同时进行所有像元定标。对目标特性测量时定标温度的选择作了分析,得出结论:定标间隔不变时,定标误差随定标温度呈"W"型规律变化,当定标温度分布于测量温度两侧时,误差有限,因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧,且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。     

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。     

红外辐射特性测量中环境影响的修正研究

红外辐射特性测量是导弹预警和识别的主要手段,相关研究具有较大的军事应用价值。而红外辐射特性测量过程中的环境影响修正一直是影响测量精度的难点。介绍了通过放置在目标附近的大面源灰体修正环境影响的方法,经过理论分析及实验验证,发现黑体标定曲线和参考曲线相交于环境温度点,并且根据这两个曲线可计算出环境影响的斜率修正系数和偏置修正系数,对目标的灰度值进行相应的修正就可以准确地计算出目标的温度等红外辐射特性。     

建筑物目标三维红外场景仿真

提出了建筑物目标三维红外场景仿真方法。首先分析了三维场景模型的生成方法,采用软件绘制的方法获取三维场景,并将其加载至OpenGL环境中进一步处理;然后分析了三维红外场景的生成方法,对辐射源进行三维模拟,建立红外成像模型,得到目标表面红外辐射特性;最后模拟红外热像仪生成目标三维红外场景,给出了仿真结果和温度对比曲线。实验结果表明,仿真图像真实地反映了建筑物目标的红外辐射特性,各部分温度与实测温度变化规律基本一致。本文所述仿真方法切实可行,达到了场景仿真的效果。     

测量粒子场的红外激光同轴全息技术

采用同轴全息技术诊断粒子场时,粒子尺寸过小会影响再现粒子统计的精度,而粒子场分布密度过大会影响全息图像的记录质量.针对可见光同轴全息中出现的微小粒子分辨和光透过率弱等问题,提出采用红外激光进行粒子场诊断的方法.数值模拟了红外激光与绿光激光记录小粒子的情况,分析结果显示:红外激光将小粒子的再现像放大,信息光增强,有利于小粒子的记录;实验验证了红外激光透过高密度物场的能力明显高于绿光激光.从而表明采用红外激光同轴全息技术进行小尺寸、高密度粒子场的实验诊断具有一定的优势.     

面源红外诱饵的干扰特性分析以及模拟研究

面源红外诱饵已经成为对抗红外成像制导导弹的一种有效手段,为了在半实物仿真中进行面源红外诱饵的模拟,本文首先分析了面源红外诱饵干扰的特殊性,然后以实战应用为依据,结合工程模拟要求进行简化,建立了面源红外诱饵模拟的模型,最后在一定的仿真条件设置下,进行了计算机红外图像的模拟生成。仿真结果表明,随着相互距离的变化,面源红外诱饵模拟图像的大小、亮度以及运动变化符合实际情况,具有一定的应用价值。