空间目标红外仿真

本文通过建立空间目标的几何模型,分析了目标的热平衡,计算了目标的热分布以及辐射强度.利用卫星工具包(STK)导出了某在轨卫星的轨道数据,计算了大气对红外辐射的衰减,并仿真了在地基红外探测系统的平台下卫星的红外视景图像.     

红外诱饵辨识的仿真研究(一)灰度时间序列分析

研究了红外目标与诱饵在成像特性上的差异，指出动态特性是辨别真伪的主要特征。在点目标阶段，以目标成像灰度随时间变化的快慢作为灰度时间序列特征，并采用多分辨分析、时频分析等多种方法进行目标与诱饵的识别，给出了仿真试验结果。     

空间目标在轨红外成像仿真

为了使空间目标红外成像仿真尽量反应实际在轨工作状态,文中综合考虑目标自发辐射、太阳光辐射、地球辐射和地球反照的影响,结合空间目标在轨单点经纬度姿态数据、材料数据、探测器数据等先验信息,提出了一种空间目标在轨红外成像仿真技术。首先,阐述了空间目标红外成像仿真的理论模型。然后,以某简单立方体卫星为例,进行了在轨红外成像建模与仿真。所提出的空间目标红外成像仿真方法对空间目标探测、识别与跟踪算法的研究具有重要意义。     

空间目标红外成像特性建模与仿真

基于空间目标成像特性的几何模型,引入了区域分解、网格划分的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标红外光谱特性与成像特性的数学模型,给出了目标在探测器入瞳处及像面上的能量分布计算公式。基于目标和探测器的轨道参数,分析了空间目标的成像条件,给出了成像角度和成像尺度判断的数学依据。以风云一号卫星和伽利略卫星为例,根据目标的结构特性、材料特性、轨道特性等确定输入条件,计算获得了目标在探测器入瞳处的辐射照度及目标红外星等随时间的变化关系,同时获得了目标灰度图像随时间的变化特征。仿真结果验证了建模方法的正确性,实现了空间目标红外成像特性的动态模拟。     

地基空间目标红外视景仿真

建立空间目标的几何模型,分析目标的热平衡,利用有限元的方法计算目标的热分布以及辐射强度。利用STK(卫星工具包)导出某在轨卫星的轨道数据,计算大气对红外辐射的衰减,在地基红外探测系统的平台仿真,卫星的红外视景图像。     

空间目标红外偏振特性分析

目标红外辐射包含自发辐射和反射辐射两部分,通过理论建模对目标自发辐射和反射辐射起偏机理进行分析,并得出两者的叠加将会引入消偏。空间目标偏振特性不仅与表面材料、观测角等因素有关,由于空间目标处在一个变动的辐射环境下,在日照区和阴影区,反射辐射和自发辐射的能量分布情况会相差很大,因此空间目标的红外偏振特性也会有较大的变化。对在不同的辐射环境下对空间目标的红外偏振特性进行了建模仿真分析,最后在实验室条件下,对空间目标常用材料进行红外偏振探测实验,并对实验数据进行分析得出结论。     

空间目标/星空背景红外建模与仿真

介绍了空间目标/星空背景动态红外图像仿真的实现.首先,建立空间目标的几何模型,并对空间目标进行受热分析,建立空间目标外表面的红外热辐射模型,将计算结果量化形成灰度值,生成空间目标的红外图像;其次,将背景红外图像生成中常用的理论模型法与实际场景红外图像目标剔除法相结合,提出一种星空背景红外图像生成方法,即恒星在大气层处的红外辐照度不通过理论模型求取,而是由红外星表数据简单计算得出,将计算结果量化形成的灰度值赋予通过计算机生成恒星的几何视图,生成星空背景的红外图像;最后,将已生成的空间目标红外图像与星空背景红外图像的灰度归一化,进行灰度层次上的合成,同时,以红外传感器视轴指向作为图像的中心进行空间层次上的合成,最终生成完整的空间目标/星空背景红外图像.     

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。     

空间双波段红外成像仿真及目标特性分析

从普朗克辐射定律出发,充分考虑了点目标的弥散现象、噪声以及探测器的盲元,获得了包含小目标的双波段红外仿真图像。结合红外辐射基本原理,讨论分析了基于双波段红外识别小目标的有效特征,得出目标在中波段和长波段的红外辐照度比值以及目标红外辐照度与探测距离间的关系,可以为小目标识别提供可靠的性能参数。     

基于辐射散热的空间目标红外特性建模与研究

首先介绍了用于保证空间目标正常工作常用的辐射散热器分类,并阐述了其运行模式及使用条件。总结了现有的空间目标红外特性模型,并进一步分析,将空间目标外表面区域分为一般区域和辐射散热区域,建立不同的能量方程。以FY-1C为例,根据空间目标的轨道特性、材料特性和结构特性,使用有限单元法分析得到空间目标外表面的温度场分布,在散热功率为0 W和100 W的情况下,散热区域温差最大为51.49 ℃。结合温度场分布和轨道特性,进一步计算得到空间目标在距离5 km的探测系统入瞳处的辐射照度。当目标处于地球阴影区,目标散热区域接收到的地球自发辐射和地球反射辐射入射角很大,可以忽略不计,此时目标的辐射照度在两种散热功率下相差1~2个数量级。在日照区,由于目标反射辐射的影响,不同的散热功率只对长波波段的辐射特性有一定影响。     

Numerical simulation of HgCdTe detector characteristics

We discuss analytic and numerical models for HgCdTe photodiodes and present examples of their application. Analytic models can account for the performance obtained by many device architectures. Numerical and analytic models agree in predicting several aspects of device performance, such as diffusion limited dark current, confirming the approximations used in deriving the analytic models. Areas are noted where improvement in the numerical models would allow application to a wider range of device simulations. Useful results are obtained from the numerical simulators that cannot be obtained from our analytic model. Flux dependent R₀A products are shown to be a direct result of bias dependent quantum efficiency, a mechanism that is much more evident in heterojunction device architectures. Material compositional grading is demonstrated to lead to lower signal to noise ratio in devices designed to detect a particular infrared wavelength. We also show, particularly for high temperature operation, that heterojunction detectors can at best equal the performance of well-designed homojunction detectors; so, for photodetector design, heterojunctions do not offer any inherent performance advantages over homojunctions. Nevertheless, heterostructures, though ideally not required, may be helpful in achieving high performance in practice.     

临近空间高超声速目标RCS模拟技术研究

针对雷达探测临近空间高超声速目标模拟试验中的雷达散射截面（radar cross section，RCS）逼真模拟问题，提出了一种适用于临近空间高超声速飞行器等离子体鞘套下目标RCS衰减模拟方法.首先利用不同高度、不同速度对应的等离子体频率和电子碰撞频率的相关数据，拟合得出不同速度、不同高度对应的等离子体频率和电子碰撞频率关系表；其次，实时查表得到给定雷达频率情况下不同目标高度与速度对应的等离子体频率和电子碰撞频率，建立目标等离子体包覆模型和电磁波传输模型，计算雷达电磁波的衰减系数和反射系数；最后，通过雷达电磁波的衰减系数和反射系数模拟出目标RCS衰减.通过与有关实测数据比对，证明了方法的合理性.仿真分析可知，利用高频率雷达探测临近空间高超声速飞行器将更容易得到连续的航迹，产生雷达"黑障"的时间更短.     

空间目标天基光学成像仿真研究进展

空间目标光学成像仿真在天基光学观测系统研制开发过程中具有重要的价值和意义。以天基空间目标的可见光和激光成像仿真为研究对象,分析了空间目标成像仿真的研究内容、关键技术和方法,重点介绍了天基空间目标激光成像仿真、可见光成像仿真与复合成像探测仿真研究方面的国内外典型研究单位的研究成果以及下一步的研究发展方向,可为空间目标成像仿真研究思路与方法提供借鉴。     

空间目标激光雷达散射波实验室模拟技术

散射特性是目标光学重要特征之一,是激光雷达对目标探测与识别的基础,为获取散射波特性数值,提出空间目标激光雷达散射波实验室模拟技术.首先利用积分方程将散射场分成切面近似场与补偿场,分别计算散射场与散射功率;其次根据双频互相关函数推导空间目标激光雷达方程,获取单位面积的激光雷达截面与双向分布函数之间关系,确定光滑、中等粗糙...     

空间目标温度与红外特性影响因素研究

为了计算空间目标的温度和红外辐射特性,需要掌握空间轨道外热流在目标表面的分布与变化规律,通过分析空间目标在轨道上的内外能量交换关系,采用数值计算的方法,对某锥形空间目标进行了温度与红外仿真,定量分析了多种参数对计算结果的影响规律。结果表明:阳光和轨道面的夹角β角对目标表面温度和红外变化规律影响显著,并且在β较大时,计算结果对于β的变化更敏感;考虑地球反照率随纬度变化后的温度和8～14 μm的红外辐射强度分别降低了1.73 ℃、0.27 W/sr,在精确计算空间目标特性时不能忽略反照率的影响。     

RLC串联电路谐振特性的Multisim仿真

基于探索RLC串联电路谐振特性仿真实验技术的目的,采用Multisim10仿真软件对RLC串联电路谐振特性进行了仿真实验测试,给出了几种Multisim仿真实验方案,介绍了谐振频率、上限频率、下限频率及品质因数的测试和计算方法,讨论了电阻大小对品质因数的影响。结论是仿真实验可直观形象地描述RLC串联电路的谐振特性,将电路的硬件实验方式向多元化方式转移,利于培养知识综合、知识应用、知识迁移的能力,使电路分析更加灵活和直观。