地面目标红外特性及其隐身技术研究

随着红外搜索与制导技术的飞速发展,对于地面目标红外特征及其隐身技术的研究具有越来越重要的军事意义.在简化目标传热模型的基础之上,计算出目标的瞬时温度变化,并与背景的温度比较发现,目标与背景在一天之中均存在明显温差,最大温差可达10℃.从目标与背景的辐射对比度出发,分析了辐射对比度与目标表面发射率以及目标与背景温差的关系,发现了当目标与背景温差控制在±4℃之内时,采用固定发射率涂料可以使目标达到红外隐身的目的.     

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。     

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。     

第一讲光电隐身武器与红外隐身技术

光电隐身一般包括红外隐身、激光隐身、可见光隐身、雷达隐身和声波隐身.本讲座较系统地介绍了红外隐身、激光隐身、可见光隐身的技术内涵,光电隐身技术的应用和国内外发展现状,隐身原理和隐身措施.重点介绍了光电隐身的性能评估,包括性能评价方法和模型,隐身性能测试,隐身性能测试仪器的计量检定和校准等.     

水面航行潜艇红外特征模拟研究

潜艇的红外辐射特征是红外探测系统发现潜艇并进行跟踪的依据,研究潜艇红外特征模拟方法对潜艇探潜和修正对敌潜艇制导数据具有一定参考价值。从潜艇的外部环境出发,分析了影响水面航行潜艇红外特征的多种复杂因素,建立了传热模型,给出传热边界方程,模拟了潜艇表面红外特征,估算了探潜距离。     

红外目标等立体角标定和测量方法研究

为解决红外目标隐身效果评估过程中辐射计视场响应不均匀对测量结果的影响, 提出一种等立体角标定和测量的方法。采用同光路原理消除光学系统轴外像差造成的视场响应非均匀对测量结果的影响, 实现红外隐身目标辐射强度等参数的标定和测量。以标准黑体为测量对象, 采用本文提出的测量方法对其在(3~5)μm的积分辐射强度进行实验验证, 结果表明其测量值与标准值相对误差小于2%, 测量相对不确定度优于3.7%(k=2)。     

动态红外三角形目标及干扰模拟技术研究

针对圆型目标模拟器模拟来袭飞机或导弹等红外三角形目标逼真模拟问题,研究了动态红外三角形模拟技术。采用等腰三角形的几何原理,提出一种新型大小和方向连续可变而质心不变的等腰三角形光阑设计方法,实现了0~3大小、0~360方向动态可调的三角形目标;采用红外宽光谱偏振器组合技术,实现了目标源或干扰源的辐射强度0~100%的连续变化;采用二维平移台及可变圆形光阑,实现了干扰的大小变化及其轨迹变化;研究了基于Windows操作系统的实时控制技术,设计了包括MFC和RTSS双进程的主控软件,实现了控制指令500 s的实时响应。试验结果表明,带有干扰源的动态红外三角形模拟器能逼真模拟来袭飞机或导弹及释放诱饵的红外辐射特性变化过程。     

水雾红外隐身的冷/热目标效应

人工水雾对抗红外成像制导导弹时,会因为蒸发对流强、辐射热流弱而使水雾形成冷目标;也可能因为辐射热流过强、散热弱而形成热目标。为详细揭示该现象,以Mie理论为基础,通过辐射传递方程和能量守恒方程的耦合计算,建立了水雾红外隐身产生冷目标或热目标效应的数学模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和各种换热过程,比如辐射热流、两相流的热传导、热对流、紊流热扩散以及雾滴蒸发等,反映了水雾热遮蔽所产生的冷/热目标效应。     

光电隐身效果评估技术系列讲座 第一讲 光电隐身武器与红外隐身技术

光电隐身一般包括红外隐身、激光隐身、可见光隐身、雷达隐身和声波隐身。本讲座较系统地介绍了红外隐身、激光隐身、可见光隐身的技术内涵,光电隐身技术的应用和国内外发展现状,隐身原理和隐身措施。重点介绍了光电隐身的性能评估,包括性能评价方法和模型,隐身性能测试,隐身性能测试仪器的计量检定和校准等。     

隐身与反隐身技术

 隐身和反隐身技术是上世纪70年代以来在军事装备领域中极具挑战性的高技术。隐身是指改变己方武器装备等目标的雷达、红外、激光、可见光和声音等等各种可探测信息特征,从而降低目标被对方探测系统发现概率的各种技术的统称。     

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。     

过冷降膜在红外隐身中的应用研究

提出了利用过冷降膜技术对军事目标进行红外隐身的新构想。建立了层流过冷降膜的流动与传热模型,得出了层流降膜自由表面温度分布的解析表达式,分析了影响液膜自由表面温度的各种因素,计算了过冷降膜对军事目标的红外抑制效果。结果表明:过冷降膜是一种简单有效的红外抑制技术,增大液膜流动的Re数和降低液膜入口温度均可增强对特定目标的红外隐身效果,该技术在军事目标的红外隐身方面应用前景广阔。     

基于MDA法计算水雾粒子红外隐身粒径

水雾隐身技术是一种较为理想且经济适用的目标特征信号控制技术。本文从辐射传输方程出发,考虑水雾粒子的本身辐射和散射,提出以红外表观透射率评价水雾粒子的红外隐身性能。应用Modified Differential Approximation(MDA)法结合MIE理论,计算了水雾粒子红外表观透射率随水雾粒子浓度和粒径的变化关系,得到水雾粒子最佳红外隐身粒径。结果表明:水雾粒子的红外表观透射率随粒子浓度的增加而减小,但当粒子的浓度增加到一定值时,红外表观透射率基本保持不变;水雾粒子的红外表观透射率随粒径的增加先减小后增大,当探测波段为3～5μm时,水雾粒子的最佳红外隐身粒径为6μm;而探测波段为8～12μm时,水雾粒子的最佳红外隐身粒径为12μm。     

人工光源对地面目标红外特性的调制

根据目标红外辐射特性形成的机理,探讨了人工光源对目标红外特性调制的方法。通过建立人工光源照射目标的理论模型,对人工光源照射时目标的表面温度进行了仿真计算与实际测量,在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析。结果表明：人工光源可以对目标的红外特性进行调制,调制的效果取决于光源的照射功率、照射时间、照射距离及光源的入射角。一般情况下,夜晚照射时调制效果明显,白天照射时调制效果不明显。     

人工光源对地面目标红外特性的调制

 根据目标红外辐射特性形成的机理,探讨了人工光源对目标红外特性调制的方法。通过建立人工光源照射目标的理论模型,对人工光源照射时目标的表面温度进行了仿真计算与实际测量,在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析。结果表明：人工光源可以对目标的红外特性进行调制,调制的效果取决于光源的照射功率、照射时间、照射距离及光源的入射角。一般情况下,夜晚照射时调制效果明显,白天照射时调制效果不明显。     

Hybrid multi-resolution detection of moving targets in infrared imagery

A hybrid moving target detection approach in multi-resolution framework for thermal infrared imagery is presented. Background subtraction and optical flow methods are widely used to detect moving targets. However, each method has some pros and cons which limits the performance. Conventional background subtraction is affected by dynamic noise and partial extraction of targets. Fast independent component analysis based background subtraction is efficient for target detection in infrared image sequences; however the noise increases for small targets. Well known motion detection method is optical flow. Still the method produces partial detection for low textured images and also computationally expensive due to gradient calculation for each pixel location. The synergistic approach of conventional background subtraction, fast independent component analysis and optical flow methods at different resolutions provide promising detection of targets with reduced time complexity. The dynamic background noise is compensated by the background update. The methodology is validated with benchmark infrared image datasets as well as experimentally generated infrared image sequences of moving targets in the field under various conditions of varying illumination, ambience temperature and the distance of the target from the sensor location. The significant value of F-measure validates the efficiency of the proposed methodology with high confidence of detection and low false alarms.