水下航行器热尾流目标海平面探测红外成像仿真

红外成像是探测水下航行器海平面热尾流目标的重要方法。采用建模仿真的方法，基于尾流区海平面温度分布特征，结合三维坐标变换和投影映射方法实现热尾流目标的红外成像仿真过程，得到在相同探测条件下热尾流的辐射能量随波段的分布，以及不同探测方位角与高度下热尾流在像平面内的形态及红外辐射亮度的变化规律。论证了噪声对典型工况条件的热尾流与背景海面的对比度和清晰度，以及热尾流目标的探测和识别难度的影响。仿真结果表明:相同探测条件下，热尾流在8 μm~12 μm波段的辐射能量远远大于3 μm~5 μm波段；随着探测高度的增加，热尾流区域的红外辐射观测亮度逐渐减小；探测路径长度一定时，探测天顶角增大，热尾流红外辐射观测亮度减小，并且热尾流在像平面内所占区域逐渐减小。     

地面目标动态红外特征模拟与隐身技术的研究

针对易受敌方红外制导武器攻击的地面军事目标,模拟并计算出其红外辐射特征。通过合理的假设,将复杂的三维辐射与对流耦合传热问题简化为一维瞬态传热问题,运用多层有限差分的数值计算方法计算模拟出目标瞬时温度变化方向图,得出其动态红外特征。在此基础之上,分别研究了地面目标不同部位(顶部与侧面)隐身所需要的表面发射率与温差的关系。分析了在不同温差条件下目标隐身所需表面发射率随时间的变化关系。计算模拟得出目标与背景在一日之中都存在明显的温差,最大温差可达10℃左右。分析得出利用水雾隐身使目标与背景的温差控制在2℃以内可达到良好的隐身效果。     

飞艇红外探测系统探测高超声速目标性能研究

以X-51A为例,研究了飞艇红外探测系统对临近空间高超声速目标的探测性能。首先,根据飞行器的飞行状态和飞行高度建立了临近空间高超声速目标不同波段的红外辐射特性模型,以及随高度变化的目标背景红外辐射强度模型;其次,综合考虑飞行器与飞艇高度、地球曲率及红外辐射在大气中传播的波段选择性等因素,建立了红外辐射在临近空间大气中传播的透过率模型;在此基础上,建立了飞艇红外探测系统对高超声速目标的探测距离模型。通过仿真得到了临近空间高超声速目标在不同飞行状态下3个波段的红外辐射强度随目标飞行高度变化的曲线,以及飞艇红外探测系统对飞行器在不同飞行状态下3个红外辐射波段的探测能力。研究结果表明:飞艇红外探测系统对高超声速目标的有效探测距离可以达到百公里量级;当飞行器飞行状态一定时,随着飞行器飞行高度的增加,系统对目标的探测距离先增大后减小;与长波波段相比,中短波波段的探测距离更大,并给出了临近空间飞艇应尽量布置在海拔高度大于18 km的高空中的部署建议。     

真空条件下低温红外辐射测量技术研究

针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K～423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。     

短波红外用于白天卫星探测的研究

从白天天空背景、卫星光学特性及红外波段在大气中的传输特性三方面分析了白天卫星探测的可行性。在此基础上,采用光谱滤波的方法,利用红外焦平面阵列(IRFPA),在短波红外波段进行了卫星跟踪与测量。理论分析和白天的测星实验表明,用短波红外波段能够实现白天卫星的跟踪与测量;通过与已知星等的G型光谱类型恒星测量值的比对得到了目标卫星的星等为6.34,给出了探测系统的跟踪误差。     

光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析

基于材料的热力学关系和能量守恒定律,给出弹性体形变过程中红外辐射温度改变量和辐出度变化的物理计算方程.并结合有限元方法进行物理建模,对光弹材料三点弯载荷实验过程中的红外辐射出射度的分布进行数值计算和模拟.结果与实验结果吻合较好,表明模型及其相关理论是合理的,可以用来量化揭示实验中的红外辐射特征.从而得到一种能够利用计算机量化分析固体材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算方法.     

植被红外特征的多孔介质模拟

利用流动介质在多孔材料孔隙通道内的渗流和表面蒸发与植物叶片的蒸腾作用相似的原理,设计一种多孔仿真叶片,建立多孔仿真叶片及实际叶片的理论模型,研究孔隙率、仿真叶片厚度、多孔材料固体颗粒的有效直径对仿真叶片表面温度的影响,并比较处于同样环境条件下的植物叶片与仿真叶片表面温度的变化情况,发现厚度0.5 cm,孔隙率0.05,颗粒有效直径2.5 mm的仿真叶片与植物叶片表面温度最接近,全天温差在3℃以内.     

红外成像技术在靶场中的应用

本文就红外成像技术在靶场的应用，阐述了靶场应用的必要性、可行性以及注意的几个问题。分析了红外成像技术在靶场外弹道测量、图像传输和目标热场分布测量等方面的优势；通过理论计算，分析了红外成像测量系统选用的波段、可能达到的作用距离和测量精度等技术指标；结合靶场的工作实践，提出了红外测量系统在靶场应用中应重视的窗口选择、图像时延与传输、双目标识别以及标校等问题。     

红外成像探测系统作用距离分析方法研究

根据视频跟踪测量技术工程实践中,可靠跟踪测量对目标在探测器靶面上的成像尺寸、照度及对比度的要求,综合考虑背景辐射和目标成像弥散的影响,对原有红外探测系统作用距离计算公式进行了改进,给出了适用于红外焦平面成像探测系统的新的作用距离分析方法,并针对水平观测、非水平穿越大气层观测等应用条件推导了具体的计算公式.文中通过应用示例进行了比较分析,得出了新分析方法比原分析方法具有更高可信度的结论.     

弹道导弹再入段地面红外探测仿真分析

为改善弹道导弹再入段地面红外探测效果,考虑导弹再入过程中气动加热、红外辐射的大气衰减以及背景辐射等因素,建立起弹道导弹再入段地面红外探测仿真分析模型,并估算分析了探测系统在不同状况下信噪比.分析结果表明:优选工作波段、增加系统口径及曝光时间、改善光学设计、选择晴朗无云天气观测等均有利于改进地面红外观测效果.     

Validation method of infrared imaging simulation based on recognition range北大核心CSCD

随着红外成像技术的发展和应用,红外系统成像仿真及验证技术越来越受到重视。现有仿真模型验证方法没有考虑到人眼视觉的影响,可能导致严重后果,为了解决这一问题,提出了基于识别距离的红外系统成像仿真模型验证方法。以识别距离作为红外系统成像仿真模型的准确度评价因子,考评仿真图像与实测图像在灰度分布、信噪比、分辨率、成像大小、人眼视觉等方面的综合差异。     

凝视型红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的分析

考虑了太阳、天空、地面等背景辐射以及辐射在大气传输中的衰减,分析对比了飞机在不同飞行速度、不同气象环境、不同探测路径等条件下,包括飞机蒙皮、飞机发动机喷口和飞机发动机尾气流——尾焰这三部分主要辐射源的辐射特性,建立了高速飞机红外辐射特性的物理模型,利用计算结果进一步建立了红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的数学模型。讨论了影响高速飞机红外作用距离的内外部因素,如飞机的内部传热、探测路径方向与有效辐射面积等。     

红外模拟仿真多目标的复合方法

在红外目标背景仿真中 ,所要模拟的目标往往不只一个。其中 ,应包括实际目标的所有有用信息。如机身的主要特性、天空背景以及对导弹的人工干扰等。这些信息往往是利用光学方法独立生成的 ,各独立源最终复合后再提供给导引头进行接收 ,从而保证导引头跟踪目标的真实性。在多目标元复合过程中 ,不同的目标元有着不同的光谱特性及不同的能量特性。介绍了网纹镜及光缆的多目标复合方法及应用原理 ,其中 ,网纹镜复合法为反射式 ,适用于宽谱段 ,但工艺难度大 ;光缆复合法简单 ,可使系统小型化。两种方法都具有很好的实际效果。     

红外隐身技术在军事上的应用

红外隐身技术是通过降低和改变目标的红外辐射特性,实现对目标的低可探测性,综述了海陆空武器装备使用红外隐身技术的现状,最后还指出了存在的问题及发展方向。     

第四讲探潜先锋--拖曳线列阵声纳

文章介绍了在反潜战中发挥重要作用的拖曳线列阵声纳的工作原理、结构特点、系统组成,同时回顾了拖曳线列阵声纳从第一次世界大战时Hayes H C博士的概念到2000年John R.Potter等人的细线阵所经历的长达80年的发展过程,最后预计,应用光纤、新声源,采用多线阵结构能进行三维定位的主被动模块化拖曳线列阵声纳是未来的发展方向.     

第四讲 探潜先锋——拖曳线列阵声纳

文章介绍了在反潜战中发挥重要作用的拖曳线列阵声纳的工作原理、结构特点、系统组成,同时回顾了拖曳线列阵声纳从第一次世界大战时Hayes H C博士的概念到2000年John R. Potter等人的细线阵所经历的长达80年的发展过程,最后预计,应用光纤、新声源,采用多线阵结构能进行三维定位的主被动模块化拖曳线列阵声纳是未来的发展方向.     

红外隐身技术的应用及发展趋势

从斯忒藩-波尔兹曼定律出发,阐述了红外隐身的基本原理,分析得出实现红外隐身的几种方法。介绍了红外隐身材料的作用机理,指出了目前这些材料存在的主要问题,然后描述了红外隐身技术在军事上的具体应用和研究进展,总结了红外隐身技术的未来发展趋势。最后,指出今后的研究将主要在以下两方面展开：一是寻求全波段多隐身技术的兼容;二是对现有方法进行改进并探索新的红外隐身方法。