目标红外辐射特征与建模仿真技术研究

摘要

红外成像系统相比雷达系统具有隐蔽性好、抗电磁干扰能力强、体积小、角分辨率高等优点，已广泛应用在军事信息对抗等领域当中。目标探测作为红外成像系统的重要应用之一，也受到广泛的关注。本文对目前红外成像系统目标探测中的三个方面进行研究，分别是目标红外辐射特性、大气红外辐射传输特性以及红外成像系统探测能力。首先从热传递的三种方式出发，分析影响目标表面温度的几个因素，建立热平衡方程，利用拉普拉斯变换方法给出方程的解析解，对一天当中几种物体表面温度随时间的变化进行测量，数据表明太阳照射、气温和相对湿度是影响物体表面温度一天变化的主要原因，理论拟合结果验证了拉普拉斯求解方法的可靠性，误差的来源主要是测量系统误差以及天气变化的不确定性。其次，大气是影响红外目标探测的重要因素，分别从吸收和散射两个角度说明了大气对红外辐射衰减，介绍了LOWTRAN软件的计算原理和工作方式，编写嵌入式调用程序，快速方便地获得大气透过率与大气辐亮度数据，数据表明大气组分是影响大气传输参数的主要因素，大气组分的含量越多，大气衰减越严重。最后再对红外成像系统本身性能进行分析，介绍了红外成像系统的工作原理、系统参数以及几种主要评价指标，重点对红外成像系统作用距离进行推导，指出了用NETD推导作用距离方法的不足，重新从对比度的角度进行推导，提出了一种求解作用距离方程的新方法，提高计算效率，并建立了作用距离计算系统，计算地空探测红外系统作用距离，计算结果符合实际场景的应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 目标红外辐射特性国内外研究现状

1．2．2 大气传输国内外研究现状

1．2．3 红外系统作用距离国内外研究现状

1．3 研究内容

第二章 目标红外辐射建模仿真

2．1 目标热传递基本原理

2．1．1 热传导

2．1．2 热对流

2．1．3 热辐射

2．1．4 能量平衡方程

2．2 地面目标表面温度影响因素

2．2．1 太阳照射

2．2．2 环境温度

2．2．3 环境相对湿度

2．2．4 其他影响因素

2．3 地面目标表面温度模型

2．3．1 地面目标表面温度方程建立

2．3．2 地面目标表面温度方程求解

2．4 地面目标表面温度测量与计算

2．4．1 地面目标表面温度基本参数

2．4．2 地面目标表面温度数据测量

2．4．3 地面目标表面温度仿真计算与分析

2．5 本章小结

第三章 大气红外辐射传输建模仿真

3．1 大气情况介绍

3．1．1 大气气体分子吸收

3．1．2 大气气溶胶散射

3．2 大气透过率计算

3．3 LOWTRAN7大气计算软件

3．3．1 LOWTRAN计算方法

3．3．2 LOWTRAN7软件使用方法

3．3．3 LOWTRAN7计算大气传输参数实例

3．4 本章小结

第四章 红外成像系统作用距离分析

4．1 红外成像系统介绍

4．1．1 红外成像系统发展

4．1．2 红外成像系统工作原理

4．1．3 红外成像系统基本参数

4．2 红外成像系统主要评价指标

4．2．1 调制传递函数

4．2．2 噪声等效温差

4．3 红外成像系统作用距离模型

4．3．1 基于NETD的作用距离模型

4．3．2 基于对比度的作用距离模型

4．4 红外成像系统作用距离方程求解

4．4．1 作用距离方程求解方法

4．4．2 作用距离计算系统

4．5 红外成像系统作用距离计算

4．6 本章小结

第五章 总结

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况