强辐射源作用光电成像系统成像特性建模及性能评估

摘要

近年来，光电成像系统由于具有能够在夜间和恶劣环境条件下工作、不易被发现等特点，被广泛应用于军事目标的侦察、监视、预警和精确打击等作战任务，被称为现代武器系统（如航空/航天侦察监视预警系统、精确制导武器系统）的“眼睛”，是现代战场中实施可靠探测与识别、准确捕获与跟踪、精确打击和保存己方实力的决定性因素，是夺取战斗胜利的前提和基础。然而，现代战场环境中多种多样的强辐射源干扰手段和干扰方式，使得战场光学环境不断恶化，导致光电系统性能下降甚至功能损坏。为此，科学评价强辐射源作用光电成像系统性能是十分必要且迫切的，它能够为提高我国光电成像系统对现代战场环境的适应能力，实现光电成像系统抗强辐射源干扰防护能力研究提供理论依据和数据支持。
　　本文以实现强辐射源作用光电成像系统成像特性建模及性能评估为目标，针对目标及其背景辐射散射特性、强辐射源辐射特性、强辐射源作用目标及其背景辐射特性、强辐射源作用系统成像信号特性等关键问题进行了研究，开展的具体工作如下：
　　第一部分研究了强辐射源作用光电成像系统成像特性机理。综合考虑强辐射源的工作特点、运动特性及时间特性等，分析了典型强辐射源（如战场火光、红外诱饵弹、可见光照明弹、激光源等）的辐射特性。依据光电成像系统中各组件对辐射能量的传递和转化原理，研究了强辐射源对系统成像特性的影响机理，为后文建立强辐射源作用目标及其背景表面辐射特性和强辐射源作用光电成像系统效应奠定了理论基础。
　　第二部分研究了强辐射源作用目标及其背景辐射散射特性综合建模方法。通过研究不同波段成像系统输出信号之间线性关系，提出了基于实测数据的波段推演方法，实现了目标及其背景自身辐射特性高置信度建模。在此基础上，结合目标及其背景表面散射特性、不同类型强辐射源辐射特性及运动特性，提出了不同强辐射源作用目标及其背景辐射特性实时计算方法，实现了强辐射源作用目标及背景表面辐射特性动态仿真。
　　第三部分研究了强辐射源作用微光夜视系统成像信号特性表征方法。依据微光夜视系统自动亮度控制电路工作原理，结合系统信号响应特性，提出了强辐射源作用系统增益特性定量表征方法，实现了强辐射源作用系统增益特性动态仿真。基于光电子产生原理及 MCP散射理论，研究了光晕尺寸及灰度分布与强辐射源能量之间的关系，实现了强辐射源作用系统光晕效应高置信度建模。
　　第四部分研究了强辐射源作用红外成像系统成像信号特性表征方法。依据红外成像系统自动增益控制电路工作原理，结合系统信号响应特性及系统动态范围、增益特性、灰度量化，提出了强辐射源作用系统增益特性定量表征方法，实现了强辐射源作用系统增益特性动态仿真。依据系统信号转移及传输方式，通过研究系统饱和溢出电荷的转移和传输规律，建立了典型强辐射源（如高重频脉冲激光）作用系统饱和串扰效应模型。
　　第五部分研究了强辐射源作用光电成像系统成像特性建模方法。结合上文建立的强辐射源作用目标及其背景表面辐射散射特性模型、强辐射作用系统成像信号特性模型，综合考虑目标及其背景表面辐射散射特性、强辐射源辐射特性及运动特性、强辐射源作用目标及其背景辐射特性、系统成像信号特性等，提出了目标-背景-强辐射源-大气-成像传感器复合作用的系统成像特征量化模型，实现了不同强辐射源及多种强辐射源综合作用系统成像特性仿真，研究了不同条件下强辐射源对系统侦察性能的影响；在此基础上，依据跟踪系统的工作原理及典型跟踪方式，提出了强辐射源作用系统跟踪特性动态仿真方法，实现了强辐射源作用系统跟踪性能评估。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文课题来源与内容结构

第二章 强辐射源作用光电成像系统成像特性分析

2.1 强辐射源辐射特性分析

2.2 光电成像系统基本结构及工作原理

2.3 强辐射源作用光电成像系统成像特性机理

2.4 本章小结

第三章 强辐射源作用目标背景辐射散射特性综合建模

3.1 引言

3.2目标及其背景自身辐射特性建模

3.3 目标及其背景表面散射特性建模

3.4 强辐射源作用目标及其背景辐射特性建模

3.5 本章小结

第四章 强辐射源作用微光夜视系统成像信号特性表征研究

4.1 引言

4.2 强辐射源作用系统成像信号特性实验及分析

4.3 强辐射源作用系统增益特性建模

4.4 强辐射源作用系统光晕效应建模

4.5 本章小结

第五章 强辐射源作用红外成像系统成像信号特性表征研究

5.1 引言

5.2 强辐射源作用系统成像信号特性实验及分析

5.3 强辐射源作用系统增益特性建模

5.4 强辐射源作用系统饱和串扰效应建模

5.5 本章小结

第六章 强辐射源作用光电成像系统性能研究

6.1引言

6.2强辐射源作用系统成像特性建模

6.3 强辐射源作用系统侦察性能评估

6.4 强辐射源作用红外成像系统跟踪性能评估

6.5 本章小结

第七章 总结及展望

7.1 研究结论

7.2 进一步研究计划

参考文献

致谢

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