天基红外系统对滑翔式高超目标探测性能分析

目前试飞成功的临近空间高超目标已经成为潜在威胁,对临近空间高超目标的预警探测成为新的研究方向。美国天基红外系统(SBIRS)是现阶段最完整最先进的天基预警系统。本文分析了助推滑翔式高超目标HTV-2的目标特性,以天基红外系统为研究对象,分析了其对高超目标全程探测性能,包括探测模式、探测覆盖性以及探测能力。     

天基红外系统的探测与跟踪能力研究

研究了典型助推器发动机尾焰的红外辐射和传输特性,分析了天基红外系统的探测能力。针对典型的助推飞行模式建立了轨迹跟踪与预估模型,给出了天基红外系统的跟踪与预估能力分析结果。     

海面船目标红外图像的计算机模拟

在海面船目标独立红外图像理论模拟研究的基础上，探索了船目标与海天背景合成的红外图像计算机模拟原理和方法。理论模拟采用将大气海面组成的背景与船目标分离成像，然后进行图像合成技术方案。讨论了相关的原理和计算方法，用编制的计算和显示软件对典型实例进行了计算。     

天基红外传感器弹道导弹中段目标识别技术分析

分析了美国天基跟踪与监视系统(STSS)对弹道导弹目标的红外探测能力,在此基础上分析了基于天基红外传感器的弹道中段目标红外识别方法,论述了中段目标温度、平均温度变化率、谱分布、姿态运动和辐射方向图等特征提取方法,提出了中段目标光学多传感器融合识别策略,给出了一些仿真计算结果.     

空间目标天基成像探测信噪比分析

基于光散射理论和轨道动力学,引入区域分解、网格划分和矢量坐标变换的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标等效星等的数学模型。结合空间目标天基成像探测的噪声来源建立了空间目标探测信噪比的数学模型。以空间目标天基红外系统为例,根据目标的结构特性、材料特性、背景特性、轨道特性及探测器的轨道特性、性能参数等,计算了目标等效星等和目标探测信噪比随时间的变化关系。结果表明,目标等效星等在观测时间内存在约3个星等的差别,导致目标探测信噪比在观测过程中也随之变化。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标天基成像探测信噪比的动态分析。     

雷达/红外成像双模导引头的联合探测概率研究

雷达/红外复合双模导引头已在导弹制导系统中广泛应用。讨论了双模系统中利用雷达探测系统可以提供的弹目相对距离信息,简化红外成像系统对目标的探测处理过程。同时研究了雷达/红外双模导引头探测概率和虚警概率的计算方法。     

低轨红外探测卫星对大气层内高动态目标的探测能力研究

对大气背景进行了分析,并经计算得到了不同俯仰角下的大气辐射强度和大气透过率;通过分析大气层内高动态目标的辐射原理,给出了高温气体影响下的目标红外特性的计算模型,并给出了不同波段的目标红外辐射强度的计算结果;根据计算公式得到了信杂比和探测距离,并对其进行了分析,最后得出了探测能力有限的结论.     

基于海面粗糙度的舰船尾流红外探测

从尾流表面与周围海面粗糙度不同的现象出发,在建立粗糙海面辐射模型的基础上,计算比较了探测天顶角及海面风速变化时尾流与周围海面的红外辐射差别.针对不同的气象和温差条件,分析了探测中可能出现的各种结果及其影响因素.结果表明,尾流与周围海面不存在温差也可探测到尾流,低气温时两者表观温度差最高接近5℃;存在温差且气温较高情况下,随着天顶角的增加,探测图像上尾流相比周围海面会出现先暗后亮的变化.     

近海面折射效应对红外探测距离的影响

基于近海面海气通量算法与抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型,评估最大探测距离( MIVR),阐释蜃影出现的机制.通过数值分析以及海上对比试验验证,在相同的风速条件下,MIVR会随海气温差(△T)的减小而减小;当海气温差△T不变时,随着风速的增大,MIVR逐渐减小;△T越小,MIVR的递减量越趋于平缓;MIVR与高度...     

云场景下天基红外探测可用度快速评估

天基红外探测场景下,云的存在会对目标探测造成严重干扰,导致无法连续检测跟踪目标,降低系统探测效能。系统在凝视工作模式下,背景在一段时间周期内变化较小,可根据背景特性建模分析不同云场景下探测系统的可用度。将理论分析、图像仿真、解析建模等多种手段相结合,对云场景下天基红外探测可用度进行快速评估。首先通过对目标穿越云层时的信杂比变化进行分析,建立可用度的初步估计模型,确定可用度的影响因素。然后在图像仿真和解析建模中,基于仿真结果拟合了信杂比低于阈值图像帧数跟云参数之间的线性关系,并结合参数物理含义建立可用度解析模型,采用回归分析法确定模型系数。最后基于新的仿真工况对比天基红外探测可用度的仿真值、初步估计值和解析预测值,验证模型的准确性和鲁棒性,该模型可作为系统可用度效能评估的有益参考。     

导弹助推段天基预警探测综述

鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。     

天基平台海云背景下飞机全链路成像特征建模及分析

空中目标具有高速机动、战略突防和远程精确打击等特点,针对这类目标构建广域、高效、精准探测、连续监视技术已成为空中目标探测体系面临的新挑战。基于空中目标的天基光学探测需求,建立了复杂环境要素综合作用飞机尾焰的光学辐射特征模型,形成飞机尾焰-海面/云层背景-环境大气-光学系统-成像探测器等要素耦合的全数字化链路光谱辐射成像特征精确预测模型。基于实测数据推演了飞机尾焰红外多光谱本征辐射。同时,利用FY-2G遥感数据,反演了中国南海某海域海面温度及云顶温度分布,建立了海云背景光谱辐射模型。在此基础上综合考虑了背景辐射、大气路径辐射和大气衰减对飞机尾焰光谱辐射的影响,建立了在光学系统入瞳前目标上行光谱辐射特性模型,结合光学成像系统的衍射效应,探讨了不同谱段、云类型下地球同步轨道红外成像系统对目标的可探测性。研究表明:大气屏蔽波段对目标的探测效能优于宽波段;针对不同的背景选择合理的探测波段有利于目标的高效探测。     

一种海杂波背景下雷达信号检测方法的研究

结合相位编码信号和步进频率信号各自的特点,提出了一种脉内相位编码-脉间步进频率的组合调制低截获概率雷达信号（PCSF）。针对海杂波的统计特性,提出了一种可实现的K分布海杂波模型下的距离扩展目标检测器并进行了仿真分析。研究结果表明,在同一信杂比条件下,提出的脉内二相编码-脉间步进频率组合调制信号较单独的相位编码信号和步进频率信号的目标检测性能有较大的改善。     

机载红外搜索跟踪系统有效探测区域研究

针对机载红外搜索跟踪(IRST)系统在实际空战中发现概率过低的问题,论文尝试将作用距离与发现概率相结合,提出了有效探测区域的概念,并分别建立了水平、俯仰两种探测方式下有效探测区域模型;接着讨论了在复杂作战环境下,所建立的模型随发现概率、作用距离、大气透过率、目标飞行速度的变化情况。仿真结果表明,探测区域范围是随着上四种因素的变化而实时变化的,并且在两机相距百公里以上,气象恶劣、目标低速飞行时,有效探测区域仅仅是目标尾后上方很小的一块区域。机载IRST系统可以依据论文给出的变化关系,在探测过程中,动态建立信号视场中检测阈值与复杂因素的函数关系,以提高发现概率。论文为充分发挥机载IRST系统的作战使用性能提供了理论参考。     

一种基于自适应背景预测的红外弱小目标检测方法

针对目前典型的基于背景预测的红外弱小目标检测方法中无法较好消除噪声的问题,提出了一种基于自适应背景预测的红外弱小目标检测方法。该方法不同于传统方法,在对红外图像进行背景预测时,不仅考虑邻域内像素点的灰度值,同时还通过自适应处理的方法将待预测像素点灰度值也考虑其中,能有效改善低信噪比下红外图像弱小目标的检测性能。通过大量的仿真数据对本文和传统方法进行了对比和分析,证明了该方法的有效性和优越性。     

红外探测系统线性小目标检测算法研究

通过对红外探测系统成像过程及特点的详细分析,提出了快速线性特征检测算法以及线性目标矩形特征检测算法,用于线性小目标的检测,并给出了算法流程和实验结果.该算法作为辅助算法应用到了低空红外探测系统中,取得了良好的效果.     

基于三角面元波面分割的海面红外成像仿真

从海面小波面法线出发,采用海浪谱模型模拟海面的形态,提出一种新的简便算法,将海面各小波面划分成三角面元,通过求三角面元的法向量来计算海面发射率,大大降低了计算的难度。其次,综合考虑海面自身热辐射及海面反射天空、太阳辐射和探测器与海面之间的大气路径光谱辐射,建立海面红外辐射模型。最后,生成海面红外辐射的灰度图像,并给出在不同探测器天顶角下的仿真结果。通过结果分析,该方法可以有效地模拟海面红外辐射特性,仿真的红外图像对于舰船红外仿真研究及红外探测具有重要意义。     

改进的分形检测海面漂浮小目标方法

为了提高海杂波中漂浮小目标的检测概率,提出了一种改进的分形检测海面漂浮小目标方法。首先,利用去趋势波动分析方法计算海杂波的分形维数;其次,利用计算过程中的“副产品”———截距组成二维判决空间;最后,通过聚类分析,检测出海杂波中的漂浮小目标。在实测数据基础上对改进算法进行了验证,结果表明：海杂波和小目标在判决空间存在明显的差异性;与Hurst指数法、神经网络集成预测法等方法比较,改进算法提高了目标检测概率;交叉极化方式( HV、VH)的检测效果优于同极化方式( HH、VV)的检测效果。