大气背景对红外目标探测的影响

针对大气背景是一个纵深背景而非一个平面,无法使用现有对比度计算公式计算的实际,基于红外焦平面探测器工作原理推导出了大气背景下探测器处辐射照度的对比度计算公式。通过对大气背景的红外辐射计算,并与报道的飞机红外辐射数据比较,应用对比度计算公式做分析可知:大气背景对探测的影响是必须考虑的;在3~5m大气窗口的大气背景辐射很小,选择3~5m大气窗口探测更容易发现目标;在8~12m大气窗口内10m附近的大气背景辐射较强,目标不易被探测。随着探测距离增加,探测器到无限远处的大气背景辐射亮度与探测器和目标之间的大气背景辐射亮度之差在减小,它会增大对比度,这是分析探测距离不可忽视的一个因素。     

临近空间飞行器红外探测距离估算

传统的红外探测距离模型主要用于地面目标的检测, 载机飞行高度也比较低。在凝视型红外热探测器的基础上, 对临近空间的大气环境进行了详细分析, 建立了背景辐射模型。在此基础上提出了临近空间飞行器的红外探测距离模型, 对红外波段适用范围进行了讨论。计算结果表明, 在临近空间环境下, 红外波段都有较好的探测结果, 在短波下探测时, 背景辐射对其探测结果影响很大。     

大气层外空间目标红外探测性能分析

由于空间环境的特殊性,对空间红外目标进行探测与大气层内红外目标的探测有明显不同.本文从空间目标的红外辐射原理出发,给出了空间目标红外特性的计算模型,并给出了空间目标在3～5 μm和8～12 μm波段红外辐射强度的计算结果;通过对空间目标红外特性的计算分析.提出了几种探测方案,并分别计算了各方案对空间红外目标的探测距离,...     

红外小目标与背景对比度特性研究

目标与背景的对比度特征是红外系统所能探测到的最终特征,对红外小目标与背景的对比度进行了研究,分析了目标与背景的对比度与哪些因素有关,同时对于涉及到目标、背景在探测器上产生的辐射照度进行了计算。     

临近空间目标探测分析

2010年美国在临近空间高超声速平台和武器研究领域获得了"里程碑"式的发展,高超声速飞行器具有突出的快速反应能力,使得"全球到达,全球作战"的作战理念成为可能。临近空间目标的出现对雷达预警探测系统的预警能力提出了挑战。文中在分析临近空间目标特征的基础上,研究了对临近空间目标预警探测的难点。     

临近空间红外探测像面照度建模与仿真

低空突防目标飞行高度低、时间短,对其进行有效的探测一直是研究的重点和难题。以2.7 m、4.3 m作为探测系统的中心波长,建立了临近空间红外探测像面照度模型。模拟SBIRS天基红外系统和临近空间探测系统,仿真典型目标弹道,考虑大气影响,得到主动段、被动段红外辐射分别在SBIRS预警卫星和临近空间平台的像面照度及目标背景调制对比度。仿真结果表明:对于低空突防目标,临近空间平台较SBIRS拥有更高的信号对比度及更长的探测时间。在被动段,以4.3 m为探测中心波长探测效果好于2.7 m。     

地基大气背景红外光谱辐射特性测量

用傅里叶变换红外光谱辐射计(FTIR)在地面测量了较高分辨率(1 cm-1)下的大气向下背景光谱辐射,获得了长波红外5~14μm波段的大气背景辐射光谱。研究了大气背景红外光谱辐射与整层大气透过率的关系。从实验数据中研究了不同波段大气背景辐射随观测天顶角的变化。结果表明:地基大气向下的长波背景辐射亮温随着整层大气透过率的增大而减小;大气背景辐射随观测天顶角增大而增大;在大气窗口区,大气背景辐射随观测天顶角变化较快,在强吸收波段,大气背景辐射随观测天顶角几乎不变化。     

空间目标临边探测背景红外成像建模与图像仿真

临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式,探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模:临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律,垂直分布与视线切线高度相关,水平方向可近似为正态分布,变异系数取值集中于[0.01,0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法,实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性,验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时,快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200,能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。     

不同地面背景下目标与背景红外辐射对比特性

目标与背景的红外辐射对比特性研究对于红外制导和红外隐身课题都具有十分重要的意义,在此对不同地面背景下的目标车辆与背景红外辐射对比特性进行研究。先引用了目标红外辐射特性的计算公式,再分析主要水泥地面和土壤地面两种不同背景不同的辐射求解方法。最后通过仿真实验,总结出随着温度上升不同地面背景下目标车辆与背景红外辐射对比特性的变化,得到水泥地面和土壤地面中,不同发射率目标隐身需要达到的温度,为今后的目标隐身提供了数据支持。     

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.     

近地面红外与紫外自由空间光通信特点及其比较研究

针对自由空间光通信技术的不断发展,及其在军用、民用领域的应用前景.在与传统的有线通信系统、无线电波通信系统相比较的基础上,阐述了近地面自由空间光通信系统的组成及其技术经济特点,分别深入分析了近地面红外与紫外这两种自由空间光通信系统的组成、工作原理和主要技术特点,提出了相应的主要性能指标与关键技术,并对这两种光通信的特点进行了较全面地比较研究.对于近地面自由空间光通信技术的进一步研究、工程应用与发展具有重要的作用和现实意义.     

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。     

临近空间高超声速飞行器红外辐射特性分析

为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测和预警,以X-51A为例,计算火箭助推段、超燃发动机工作段和无动力滑翔段、飞行器蒙皮、喷管和尾焰的双波段红外辐射特性.红外辐射计算的关键在于温度和有效辐射面积的确定.根据修正Lees驻点热流密度方法和辐射平衡时的辐射传热公式,计算出蒙皮的温度.用加力燃烧的涡喷发动机模型近似计算喷管的温度.把导弹尾焰温度分布场模型进行三段式简化,模拟出尾焰的红外辐射特性.仿真结果表明,在X-51A的不同飞行阶段,从不同探测角度观察到的各辐射部位对总体红外辐射贡献率差异较大;速度对蒙皮的红外辐射影响较大,而喷管和尾焰的红外辐射与火箭和超燃冲压发动机的燃烧状态有关.分析指出,当高超声速飞行器飞行姿态发生变化,或者在不同的飞行阶段,更适合采用双波段进行探测.     

人工红外光照射地面目标的温度场数值分析

研究人工红外光照射地面目标的温度场对目标的探测、识别、红外特性的模拟以及成像系统的研制具有重要的意义.建立了自然环境下人工红外光照射地面目标的理论模型,通过建立导热微分方程和边界条件,得到了计算人工红外光照射目标时目标温度场的方法.以某建筑物的表面为例,对采用不同光照时间、不同光照功率以及不同光照距离时目标的温度场进行...     

临近空间高超声速飞行器红外特性建模仿真

本文针对临近空间高超声速飞行器的红外特性进行建模仿真与分析.以美国X-51A的飞行器模型为例,综合考虑目标的运动状态、大气环境等的影响作用,使用FLUENT软件和SE-WORKBENCH-EO软件建立目标三维温度场模型和红外特性模型,并分析其红外特性.     

弥漫红外空间背景综述

由于地球大气的吸收和发射,在空间进行红外观测显得更为重要。弥漫红外空间背景作为空间红外光电探测的背景噪声来源之一,是决定空间红外观测成败的一个重要因素。红外天文学对于弥漫红外空间背景的研究已经积累了丰硕的成果。本文基于地面及空间红外天文观测计划的成果,对国际天文界在弥漫红外空间背景性质方面的认识作了综述性的介绍,定量分析了弥漫红外空间背景各个组成部分的空间分布及观测特征,并列举了获取弥漫红外空间背景照度数据资料及具有实际应用价值的计算模型的徐径。     

非高斯非平稳背景的红外弱小目标检测

文中利用最小二乘估计对每一像素邻域的相关长度取最优值,并依据相关长度对相关 矩阵采取了一种新的处理方法,解决了非平稳图像像素邻域矢量间的相关矩阵不可逆的问题,改进了Chapp le和Bertilone构造的基于高斯模型的弱小目标检测方法,从而得出了一种新的红外目标检测算法,适用于非高斯非平稳背景的红外弱小目标检测.该目标检测算法首先采用一个转化函数将图像高斯化,然后求得可逆的相关矩阵,接着求像素邻域矢量的概率密度,最后依据概率密度确定阈值,提取弱小目标。实验结果证实了文中算法的可靠性和可行性。     

攻击机对地面目标目视及红外搜索模型研究

攻击机在对地面目标进行攻击前必须首先发现目标。目标发现概率受多方面因素的影响,包括目标的面积大小、分布、对比度等。在充分考虑目标发现概率各影响因素的基础上,建立了其空间几何模型;采用解析法建立了攻击机目标搜索模型;分析了对比度和能见距离对发现概率的影响。仿真结果显示,该模型正确反映了各影响因素与目标发现概率的关系,是一个有效的模型。     

地空背景下红外弱小运动目标检测

受到云层飘移、树木晃动、背景噪声杂波等因素的影响,红外弱小目标在地空背景下无法被精确检测.针对这个问题,本文提出了一种融合时空结构张量的背景差分检测算法.首先,通过当前图像与背景模型的比对确定出运动变化的全部像素,再用前景点计数的方法消除噪声等因素造成的孤立点错误检测;然后,时空结构张量模块利用连续帧图像的时间空间信息检测出运动块;最后,对前景目标像素和前景目标块进行融合操作,并将目标区别于背景二值化显示.与其它算法对比的实验结果表明,本文提出的算法具有稳定的检测率,且虚警率有明显降低,是地空背景下红外弱小运动目标检测的有效方法.     

临近空间高超声速目标预警探测若干研究进展

防御方进行临近空间高超声速目标预警探测基础研究和工程研制需要对该领域形成系统全面的认识。为此详细总结与分析该领域最新研究进展：围绕该类目标的预警探测问题,在简要介绍目标类型及特点的基础上,从目标特性、预警装备体系构建与运用和预警探测关键技术等3个方面对国内外的研究进展情况进行归纳梳理。分析总结结果表明,该领域当前研究存在试验验证少、定性讨论多、体系运用探讨不足等问题,防御方需要据此开展针对性的研究。