目标红外辐射特性的理论模型与数值计算方法研究

合集下载

空间目标的红外特性建模与仿真

[2~5]
。由于空间目标工作环境为太空环境，受到太阳辐射、地球反射太阳辐射以及地
球自身辐射等空间轨道外热流因素，以及目标自身复杂因素的综合影响，卫星红外辐射特性的影响因素非常复杂。若纯粹依靠试验，不仅耗时、费用昂贵，而且试验次数有限，不能测试分析各种复杂条件下的卫星红外辐射特性，不能满足实际需求。以传热学为基础的空间目标红外成像仿真，可有效模拟各种复杂条件下的卫星红外辐射特性，研究其辐射特性的形成机理、确定其光谱范围及峰值波长、描绘其光谱特性曲线。其研究成果将为天基空间目标红外成像探测器的选型、技术指标的确定，空间目标的自动识别提供技术储备。
Infrared imaging system
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
关键词：空间目标
红外成像仿真
星空背景
卫星
红外特性
成像系统
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Research on infrared characteristics and modeling technique of space target is valuable in applications of space technique, communications and navigates, remote sensor. This paper aims at research on infrared characteristics of space target, combining orbit trait

卫星红外辐射特性研究

图２划分表面面元后的卫星Ｋ１＿Ｈ一２５兰维模型
３２卫星红外辐射特性理论建模．卫星在轨道上正常运行时，的温度取决于环境条件和自身状况。它对卫星表面加热的热源包括内、外热源两大部分。内热源是指卫星表壳内对卫星加热的所有设备，它们在工作的同时散发出热量。外热源主要是指地球和太阳，忽赂宇宙空间其他星体与卫星的辐射换热，加热方式主要有太阳直接照射、地球红外辐射、地球反射的太阳辐射三种。根据能量守恒原理，可以分析卫星表面某一面元Ｉ在宇宙空间的热平衡，如图３所示，在单位时间内，卫星表面每一面元从宇宙空间吸收的热量与卫星本身产生的热量之和，等于卫星向宇宙空间排出的热量与卫星内能变化之和，则可以列出卫星在日照区的热平衡关系式如下［１５：－６
和侦查有雷达、光学及无源跟踪定位三种方式。作为一种重要的光学探测手段，红外探测具有对目标背景温差的高敏感性、探测手段的隐蔽性，以及可进行多光谱探测等优点。反卫星武器的红外探测跟踪系统精度高、探测距离远，能对地球同步轨道和大椭圆轨道上的卫星实施观测，它性能的好坏将影响最终打击效果１红外探测系统的论证、２］。研制均需要反映卫星红外辐射特性的数据，并需要对这些数据归类并分析处理。以传热学为基础的卫星红外辐射特性建模仿真可以有效模拟各种
科技信息
高校理科研究
卫星红外辐射特性研夯
装备指挥技术学院研究生管理大队李鸣装备指挥技术学院装备采办系杜小平

红外点目标探测距离估算模型

算出点目标弥散成像像元数，推导了考虑点目标像元弥散尺寸因素的改进目标作用距离方程。在仿真实验中分别
对两种红外探测器作用距离进行分析，在考虑像元弥散与否情况下，分析了目标在靶面上所形成的像元数对应关系
以及与探测距离的关系，并与目标探测实测值进行比较，验证了模型的有效性。
关键词：红外点目标；探测距离；像元弥散
摘要：红外探测系统作用距离由探测器特性、目标与背景辐射、目标像元弥散尺寸等因素决定。传统红外探测系
统作用距离方程没有系统考虑点目标在像元弥散作用下的影响，导致计算得到的探测距离往往比实际目标所在位
置偏远，严重影响指挥员指挥决策。分析了点目标在探测器靶面上形成弥散成像的主要影响因素，并以定量方式计
第４２卷第６期
指挥控制与仿真
２０２０年１２月
ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ４２Ｎｏ６
Ｄｅｃ２０２０
文章编号：１６７３⁃３８１９（２０２０）０６⁃００５９⁃０４
红外点目标探测距离估算模型
崇元，艾葳，王玉坤
（中国人民解放军９１５５０部队，辽宁大连１１６０２３）
ｍｏｒｅｒｅｍｏｔｅｔｈａｎｔｈｅａｃｔｕａｌｔａｒｇｅｔ，ｗｈｉｃｈｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｃｏｍｍａｎｄｅｒ’ ｓｄｅｃｉｓｉｏｎ⁃ｍａｋｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｐｏｉｎｔｔａｒｇｅｔｏｎｔｈｅｄｅｔｅｃｔｏｒｔａｒｇｅｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｍａｇｅｐｉｘｅｌｎｕｍｂｅｒ

目标与背景的红外辐射特性研究及应用

角方向以及视场角大小等因素，成导引头在视场内生所观察到的图像，体方法如下Ｅ。具ｓ］
地面相邻两点的温度是空间相关的，关函数可相
表示为：
（（＋ｒ丁Ｒ）＊丁（＞一（）一ｅｐ（ｏＲ）ｒｘ～ｒ）（）３
１背景与目标的红外辐射特性研究
１１自然地表的红外辐射特性及红外图像生成．自然界的地表是非常复杂的，响其温度分布和影红外辐射特性的因素很多，地表的起伏、壤类型、如土
植被类型、壤湿度等，精确计算自然地表的温度和土要红外辐射特性，须建立考虑各种影响因素的三维传必
热模型，工作量是巨大的，常都是采用一维模其通
型。
ｒ为两点间的相对距离，为相关长度，高度均方Ｏｔ为根误差。自然粗糙地表的温度服从Ｎ维正态分布，Ｎ
验。
关键词：目标；复杂背景；红外特征；红外图像
中图分类号：ＴＮ２６１文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８１２０）４０１ — ４０１８９（０２０ — ０６０
Ｅ＋Ｅ＋＋Ｈ＋ＥＬ＋Ｇ一０（）２
别，很大程度上取决于以下几个因素：在目标本身和周

红外图像目标检测技术的研究

筇一帝红外成像心踪的从蛐土¨识温度目前一般限制在１１５０．１２００Ｋ，相应的尾喷口处的排气温度在非加力状态下一般在８５０．９００Ｋ左右。

如果经过涡轮后的燃气进一步作加力燃烧，则喷口山的排气温度可达１８００．２０００Ｋ［３１。

在波长五＜５，ｕｒｎ的辐射范围内，飞行马赫数Ａ如＜２时Ｉ｛Ｉ机的蒙皮的辐射不起重要作用，但是当Ｍａ，２时。

飞机紫皮承受相当程度的气动加热，几乎在所有的红外波段内都有很强的辐射。

但是，即使Ｍａ＜２时，在８—１４ｐｍ的￡ｌ：外波段内，飞机蒙皮的红外辐射在整个飞机红外辐射中占有极为重要的比重。

２．４背景辐射背景辐射是一个红外系统必然会接受到的辐射，背景辐射在探测器上形成的辐照度有时会比目标形成的辐照度高好几个数量级，而且变化复杂，因而了解背景辐射的特点，对提高红外图像目标检测的性能具有十分重要的意义。

典型的背景有天空、地面和海洋等。

晴空条件下，天空辐射主要由两部分组成：大气分子及气溶胶粒子对太阳光的散射和大气分子自身的辐射。

实验和理论计算表明，对阳光的散射和大气分子的辐射在光谱分布上是有差别的。

对阳光的散射主要分却在波长小于３，ｕｒｎ的短波范围内；而大气辐射由于大气本身温度较低（有效温度在２００．３００Ｋ内），因而在小于４／ｔｍ的波长范围内辐射量很小。

天空辐射可以认为是上述两利ｓ辐射的叠加，这种辐射在３．４／ｏｎ波段内出现极小值，在３，ｕｒｎ以下的短波部分以散射为主，而在４／ｔｍ以上的波段范围内以大气辐射为主。

在晴空条件下，散射形成的天空亮度具有如下特点：●在散射区（旯＜３ｐｍ），光谱曲线并不足一条理想化的黑体ＩⅡＩ线，而是具有由水汽等的强吸收带造成的波带状结构。

这导致红外图像上的散利造成的背景像素灰度的降低。

·散射的亮度随观测的仰角而变化，因为和水平面构成的仰角增加时，光线路径缩短，教射阳光的大气分子数也随之减少，从而造成散射的亮度－６．图２．３是一幅典型的天空为背景的红外图像。

中段目标红外辐射特性及其控制方法

自适应控制技术
在实际应用中，红外辐射控制方法需要面对复杂多变的环境和目标特性，因此可以进一步引入自适应控制技术，使其能够根据环境和目标特性的变化自适应调整控制策略，提
高控制方法的适应性和鲁棒性。
THANK YOU
。
02
中段目标红外辐射特性的测量与建模
红外辐射测量原理
辐射度量学
红外辐射测量基于辐射度量学的原理，通过测量目标的红外辐射能量来推断其温度或辐射特性。
热力学基础
红外辐射测量与热力学密切相关，热力学的基础理论为红外辐射测量提供了支撑。
中段目标红外辐射特性的测量方法
被动红外测量
利用红外探测器捕获目标自然发出的红外辐射，从而测量其红外辐射特性。
红外隐身涂层
采用具有低红外发射率、高红外反射率的隐身涂层，对中段目标进行涂装，以降低目标的红外辐射强度，提高其在红外探测下的隐身性能。
04
中段目标红外辐射控制方法的应用与评估
红外辐射控制方法的应用场景
军事领域
在军事应用中，红外辐射控制方法被广泛应用于导弹、飞机等武器的红外隐身技术中，以降低它们被敌方红外探测器发现的概率，提高武器的生存能力和作战效果。
请注意，上述扩展内容仅为一般性描述，实际涉及的专业知识和技术可能更为深入和复杂。
03
中段目标红外辐射控制方法
红外辐射控制原理
红外辐射特性
首先需了解红外辐射的基本原理，包括黑体辐射定律、普朗克辐射定律等，以明确红外辐射与物质性质间的关系。
红外辐射传输
掌握红外辐射在大气、水体等介质中的传输特性，以评估中段目标红外辐射的传输损耗。
主动红外测量
通过发射红外光源照射目标，然后测量反射或散射的红外辐射来推断目标的红外特性。

红外靶标

摘要红外辐射是一切物体的固有特性,由于红外线有着普通电磁波和可见光无法比拟的优点,因此目标红外辐射特征的模拟技术也就成为国内外各大科研机构争相研究的技术领域。

近年来,随着红外成像技犬的日趋成熟,其在各军事领域中的应用也日益广泛。

随着红外制导技术的发展,为了提高武器的性能,在武器的设计和研制阶段就必须对红外导引头的各项指标进行检测,这时需要提供目标红外特性的模拟。

针对这个需要,本文就外界环境对红外模拟靶标系统的影响机理进行探讨，设计了能够模拟目标红外特性的智能红外靶标系统，论文介绍了红外靶标系统的整体设计过程、原理样机的软硬件设计过程和样机的制作过程。

将需要模拟的目标红外图像的数据经处理后传输,通过控制系统把数据转换成驱动时序,再通过外围的功率驱动电路,对目标靶阵列进行加热,在目标靶上形成所模拟目标的红外特征;在总体方案优化设计的基础上,本课题提出了红外靶标模块化拼接的优化设计方法,将高分辨率模拟靶分为若干小分辨率模拟靶进行拼接,从而实现了高分辨率图像的模拟，智能红外靶标系统总体技术研究过程包括系统应用理论介绍、靶标的总体设计、样机的硬件设计、样机的软件设计、实验及结果分析五个部分。

智能红外靶标系统应用目标与背景的红外辐射特性和PID控制算法作为理论基础,运用matlab软件计算理论模型,以FPGA作为控制系统的核心,采用功率放大器件驱动外围电路。

最终,将己有的目标的红外图像作为数据源,在样机上将目标红外特性再现。

关键词:红外靶标红外特性薄膜电阻阵列FPGAAbstractInfrared radiation is the inherent characteristic of all objects because the infrared has advantages of ordinary electromagnetic wave and visible light can not match so the simulation technology of infrared radiation feature of targets has become the technology to study the major domestic and foreign research institutions In recent years, along with the infrared imaging technology dog matures its application in the military field is increasingly wide spread With the development of the infrared guidance technology in order to improve the performance of weapons design and manufacture of the weapons must be the indicators of infrared seeker simulation were detected, then needs to provide the infrared characteristics of the target.In view of this, this paper discusses the mechanism of the influence of the external environment of the infrared target system, design a intelligent infrared target system can simulate infrared features of objects, this paper introduces the overall design, prototype production process process principle of infrared target system software and hardware design and prototyping. Will be required to simulate target infrared image data processed by the control system of transmission, the data into time driven, and then through the external power driving circuit, heating of the target array, the formation of infrared characteristics of simulated target in the target; optimization design based on the generalplan, this thesis the optimal design method of infrared target modular splicing, the high resolution simulation target is divided into several small resolution simulation target mosaic, so as to realize the simulation of high resolution image, intelligent infrared target system technology research process including system theory is introduced, the target of overall design, prototype hardware design, the prototype software design experimental results and analysis, the five part. Application of target and background infrared target system of intelligent infrared radiation characteristics and the PID control algorithm as the theoretical basis theoretical calculation model using MATLAB software, taking FPGA as the core of the control system, a power amplifier driving circuit. Finally, the infrared mage has some target as the data source, reproduced in the infrared characteristics of prototype will target.Keywords: infrared target infrared properties of thin film resistor array FPGA第一章绪论1.1引言在红外成像制导武器大量装备的今天,对红外制导和红外成像制导武器的目标识别及目标跟踪的技术要求越来越高,为了在武器的设计和研制阶段对真实客观地评估各种红外成像搜索和跟踪系统的动态性能, 例如进行导引头红外响应及目标识别的试验,以验证设计的正确性。

无人机红外辐射特性数值模拟研究综述_李晋岭

总第194期2010年第8期舰船电子工程Ship Elec tronic Eng ineeringV o l.30No.821无人机红外辐射特性数值模拟研究综述＊李晋岭　汪卫华(解放军炮兵学院　合肥　230031)摘　要　无人机的红外辐射特性是无人机战场生存能力和作战效能的重要因素。

通过对无人机红外辐射特性研究的综述与分析,总结了无人机红外辐射特性的特点、内容、要求和研究方法。

关键词　无人机;红外辐射特性;数值模拟中图分类号　V219Review of I nfrared Radiation Characteristics Numerical SimulationStudy on Unmanned Aerial VehicleLi Jinling　Wang Weihua(A rtillery A cademy of P LA,Hefei　230031)A bstract　T he infr ared radiatio n characteristic of unmanned aerial vehicle is one o f the very impor tant facto rs w hich in-fluence the survivability and o per ational effectiv eness in combat.T he characteristics,co nte nt,resea rch standa rds and re-search methods w ere summarized by review and a nalyze the study o n unmanned ae rial v ehicle inf rared r adiation char acte ristics in this paper.Key Words　unmanned aerial v ehicle,inf rared radiatio n char acte ristics,numerical simulatio nClass Number　V2191　引言无人驾驶飞机是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器,在越南战争、中东战争、海湾战争和伊拉克战争中,无人机卓有成效地执行了多种军事任务,以突出的战绩使各国对无人机作为军队战斗力倍增器的作用与地位及其潜在的军事价值取得了共识,但是随着现代侦察手段的发展,无人机的战场生存能力,反侦察能力越来越受到关注。

空中飞行目标尾焰红外辐射信号的建模与仿真

的温度分布公式计算出尾焰的等温线；然后，考虑了谱线的碰撞展宽效应和多普勒展宽效应，利用谱带模型ＣＧ —
近似法，计算了尾焰各部分的吸收系数。最后，根据前面的计算得到了尾焰的红外辐射分布，建立了较准确的定
量分析模型，并给出了仿真结果。
关键词：高温尾焰；流场分布；等温线；辐射特性
空中飞行目标尾焰红外辐射信号的建模与仿真
高思莉，汤心溢
（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０８００３）摘要：本文通过对空中飞行目标高温尾焰的流场分布进行研究和对飞行目标尾焰的红外特性进行深入分析，以圆
对称尾喷管尾焰的温度分布和各组分压强的分布理论为例，对其红外辐射强度进行了计算。首先，根据不同区域
中图分类号：ＴｌＮ２５文献标志码：Ａ
Ｂｕｉｄｎｇｍｏｌｏｈｕｍｅｒｌａｅｒｌｉｄｅｆｔｅｐｌｅｅｓｄｆｏｍｔｙｎｇｍａｈｎｅａｄｉｕａｉｎｈｅｆｉｃｉｎｓｍｌｔｏｌ
ＡｂｔａｔＴｉＰｐｒｍａｎｙｒｓａｃｅｈｏｆｌｆｔｅｐｕｅｅｓｄｆｏｔｅｆｉｇｍａｈｎｓａｄａａｙｅｅｓｒｃ：ｈｓａｅｉｌｅｅｒｈｓｔｅｆｗｅｄｏｌｍｅｒｌａｅｒｍｈｙｎｃｉｅｎｎｌｚｓｈｌｉｈｌｔｃａａｔｒｓｉｓｏｓｎａｅｄａｃｅａｌＴｋｎｅｔｍｐｒｔｒｉｔｂｔｏｆｈｌｍｅｒｌａｅｏｔｅｃｒｕａｈｒｃｅｔｆｉｆｒｄｒｉｎｅｉｄｔｉ．ａｉｇｔｅｅａｕｅｄｓｉｕｉｎｏｅｐｕｅｓｄｆｍｉｌｉｃｔｉｒａｎｈｒｔｅｒｈｃｒｓｍｍｅｒａｏｚｅａｄｔｅｔｅｒｎｔｅｄｓｒｂｔｎｏｅｃｍｐｎｎｓｐｅｓｒｎｅｓｙａｎｅａｌ，ｔｉｆａｅｙｔｃｌｎｚｌｎｈｈｏｙｏｈｉｔｕｉｆｔｏｏｅｔ ’ ｒｓｕｅｉｔｎｉｓａｘｍｐｅｉｎｒｒｄｉｉｏｈｔｓｒｄａｃｓｃｌｕａｅ．ｒｔｂｓｄｏｅｄｓｉｕｅｏｍｕａｏｅｔｍｐｒｔｒｆｉｅｅｔｘｅｔｔｅｉｔｅｆｈａｉｎｅｉａｃｌｔｄＡｔｓ，ａｅｎｔｉｔｂｔｄｆｒｌｆｈｉｆｈｒｔｅｅａｕｅｏｆｒｎｔｎ，ｈｓｈｒｏｅｄｅｏｍｔｐｕｅｓｎｌｓｆｇｒｄｏｔＡｎｅ，ｃｏｄｎｏｔｅｃｌｄｄｂｏｄｎｅｅｔｎｈｐｌｒｂｏｄｎｅｅｔｆｔｅｌｍｉａｓｉｕｅｕ．ｄｔｎａｃｒｉｇｔｏｌｅ — ｒａｅｆｃｓａｄｔｅＤｏｐｅ－ｒａｅｆｃｓｏｇｉｈｈｉｈｓｅｔｍ，ｈｂｏｐｉｎｃｅｃｅｔｆｇｓｏｌｍｅＳｄｆｅｅｔｐｒｓａｅｃｌｕａｅｙｕｉｇｔｅＣ— ａｐｏｉａｅｐｃｒｕｔｅａｓｒｔｏｆｉｎｓｏａｆｔｐｕ ’ ｉｒｎａｔｒａｃｌｔｄｂｓＧｐｒｘｍｔｏｉｈｅｎｈｍｏｅｆｃａｎｌａｄ．ａｔｙｍａｉｇｕｅｏｅｐｅｉｕｅｕｔ，ｈｌｍｅＳｉｆａｅａｉｎｅｉｗｏｋｄｏｔｄｌｏｈｎｅｎｓＡｔｌｓ，ｂｋｎｓｆｔｒｖｏｓｒｓｌｔｅｐｕ ’ ｎｒｄｒｄａｃｓｂｈｓｒｒｅｕ，ａ

红外辐射数值计算概论

红外辐射是波长介于微波和可见光之间的电磁波，通常波长在700纳米至1 毫米之间。它具有较低的能量，能够被物体吸收并转化为热量，因此也被称为热辐射。
红外辐射的产生与传播
总结词
红外辐射可以由物体的热能产生，并通过波的形式在空间中传播。
详细描述
红外辐射主要来源于物体的热能，当物体温度高于绝对零度时，就会释放出红外辐射。这些辐射以波的形式在空间中传播，其强度和分布受到物体温度、发射率和环境因素的影响。
理，探索更精确的数值计算方法和模型。
多物理场耦合问题
总结词
多物理场耦合问题是红外辐射数值计算中的另一个重要挑战，涉及到多个物理场的相互作用和影响。
详细描述
红外辐射传输过程中，涉及到多个物理场，如流场、热场、电磁场等。这些物理场之间存在相互耦合和影响，需要综合考虑各物理场的特性和相互作用机制。因此，多物理场耦合问题的研究对于提高红外辐射数值计算的准确性和应用范围具有重要意义。
高精度算法研究
总结词
高精度算法是红外辐射数值计算中的重要研究方向，旨在提高计算结果的准确性和可靠性。
详细描述
随着红外探测技术的不断发展，对红外辐射数值计算精度要求越来越高。高精度算法研究涉及对现有算法的改进和优化，以提高计算精度和稳定性。这需要深入研究红外辐射传输机理、光谱特性以及计算方法的数学原
吸收和散射等过程。
COMSOL Multiphysics具有友好的用户界面和强大的后处理功能，可以方便地查看和分析模拟结果。
此外，COMSOL还支持与其他 CAD软件进行数据交换，方便用户进行模型导入和导出。
ANSYS
ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

免费飞机设计：空间目标红外辐射特性分析

（3）考虑太阳辐射、地球反射太阳辐射、地球红外辐射等空间轨道外热流，以及卫星表面自身红外辐射影响，建立较为完善的卫星红外辐射通量模型。
2 理论计算分析模型
2.1 卫星轨迹空间目标红外辐射特性理论建模中很大一部
分工作是空间外热流的计算，外热源的加热作用不但与目标表面的结构和热物理特性（吸收率、发射率、比热容、导热系数、密度等）等因素有关，还与目标的外形和姿态以及太阳、地球和目标三者之间的相对空间位置有关。空间目标的运动轨道是一个平面，可用开普勒轨道根数来确定，从理论上来说可以用这些参数计算出卫星在任意时刻 t 的位置。开普勒根数的6个基本参数为[5]：
在不考虑大气等其他因素影响的情况下轨道高度对天基探测器的探测能力不会产生重大影响但是轨道越高卫星表面10阻尼器颗粒层高度对阻尼特性的影响艾英段勇南京航空航天大学振动工程研究所颗粒阻尼技术是指将金属或非金属颗粒物质按某一填充率放入振动结构的空腔或附加空腔内结构在振动过程中诱发颗粒物质之间以及颗粒物质与空腔壁间的非弹性碰撞和摩擦产生阻尼效应的振动被动控制技术近几十年来国内外学者对颗粒阻尼或者颗粒物质进行了大量的研究
摘要：研究空间目标的红外辐射特性，对于探测识别空间目标、监视空间碎片、保障卫星运行安全等问题有重要意义。本文以空间卫星为目标,分析了其红外辐射特性形成的原理，依据空间目标的热平衡方程，应用节点网络法求解目标表面的温度分布，并结合普朗克定律推导空间目标红外辐射度的计算方法，在分析总结相关资料的基础上得到了求解空间目标红外辐射特性的一般方法，建立了分析空间目标的红外辐射特性理论模型。
（6）
地球红外辐射在卫星表面单元的光谱辐照度
Eeλ 为：
（7）
则卫星第i个单元吸收的地球红外辐射qi3为：（8）

近红外光谱分析模型优化和模型转移算法研究

基本内容
首先，我们需要理解唯物史观的基本观点。在《德意志意识形态》中，马克思和恩格斯明确提出，人类社会的发展是由物质生产力决定的。这种生产力，主要表现为人们生产物品的能力，而这种能力的提高，又依赖于科技的进步和社会组织形式的发展。因此，社会的演变，从根本上说是由经济基础决定的，而并非由政治、法律等上层建筑决定。
1、对样品的要求：近红外光谱分析技术要求样品具有一定的透光性和均匀性
2、数据的处理：近红外光谱分析产生的数据量较大
2、数据的处理：近红外光谱分析产生的数据量较大
展望随着科学技术的发展，近红外光谱分析技术的应用前景十分广阔。未来，该技术将在各个领域实现更广泛的应用，如生物医学、材料科学、食品科学等。同时，随着人工智能和机器学习技术的不断发展，近红外光谱分析技术的数据处理能力将得到进一步提升，为实际应用提供更精确和高效的支持。
实验结果与分析
实验结果与分析
通过近红外光谱分析技术，成功地获取了古建筑木构件样品的化学组分。实验结果表明，近红外光谱分析技术可以快速、准确地测定古建筑木构件的化学组分，包括木质素、纤维素、半纤维素等。此外，还对不同种类和部位的木构件进行了对比分析，发现它们的化学组分存在一定的差异。这一结果可以为古建筑木构件的鉴别、评估和保护提供重要的参考依据。
基本内容
然而，《德意志意识形态》及唯物史观并非尽善尽美。随着时代的变迁和社会的发展，我们需要结合新的实践经验和理论成果，对其进行发展和完善。例如，如何更好地理解和处理全球化带来的复杂问题？如何应对科技进步对社会结构和人类生活带来的深远影响？这些都是我们需要深入思考和探索的问题。
基本内容
总的来说，《德意志意识形态》所阐发的唯物史观是理解人类社会发展的重要理论工具。它为我们揭示了社会发展的规律，指出了人类发展的方向，提供了理解人的本质的理论框架。在新的历史时期，我们需要进一步发展和完善这一理论，以更好地指导我们的实践和生活。

直升机目标红外辐射特性分析

第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ４０㊀Ｎｏ３Ｊｕｎ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００３６⁃０５直升机目标红外辐射特性分析刘关心，阳再清（解放军９２４１９部队，辽宁兴城㊀１２５１０６）摘㊀要：红外辐射特性是直升机重要的目标特性，也是防空武器系统探测跟踪的关键性能，通过分析直升机目标红外辐射特性的形成，研究了其基本特点，供研究直升机目标特性的工程技术人员参考㊂关键词：直升机；目标特性；红外特性；红外辐射强度中图分类号：Ｖ２７５１㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．００９㊀ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＩｎｆｒａｒｅｄＲａｄｉａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｅｌｉｃｏｐｔｅｒＬＩＵＧｕａｎ⁃ｘｉｎ，ＹＡＮＧＺａｉ⁃ｑｉｎｇ（ＰＬＡＵｎｉｔ９２４１９，Ｘｉｎｇｃｈｅｎｇ，１２５１０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｒｇｅｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，ｉｔｓｋｅｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｗｅａｐｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇ．Ｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｉｓｗｏｕｌｄｂｅａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｅｒｓｏｎｎｅｌｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ；ｔａｒｇｅｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｆｒａｒｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ收稿日期：２０１８⁃０１⁃１１修回日期：２０１８⁃０３⁃１５作者简介：刘关心（１９８２⁃），男，湖北崇阳人，硕士，工程师，研究方向为无人机使用研究㊂阳再清（１９６６⁃），男，硕士，高级工程师㊂㊀㊀直升机作为重要的飞行器，一直是防空武器的主要防御目标之一㊂直升机的悬停状态㊁低空低速飞行㊁旋翼特性等，形成了与固定翼飞机不同之处，甚至有效降低了雷达探测㊁跟踪的能力，红外探测与跟踪成为更有效的手段㊂研究分析直升机目标的红外辐射特性成为防空武器的重点之一，更是空中靶标研究的关键㊂本文从目标模拟的角度，分析了直升机目标红外特性的形成与特点，为直升机目标红外特性的研究做一些前沿的探讨㊂１㊀红外特性基础分析自然界中温度高于绝对零度的一切物体每时每刻都在进行红外辐射，红外辐射本质上是电磁辐射，其辐射的能量大小与物体温度㊁辐射的波长等有关，公式（１）描述了黑体的光谱输出度Ｍλ与辐射波长λ㊁绝对温度Ｔ的关系：Ｍλ＝ｃ１λ５㊃１ｅｃ／λＴ－１（１）式中：ｃ１㊁ｃ２为第一和第二辐射常数㊂实际物体并不能全部吸收任何波长的辐射，当其反射率不变时为灰体，当其发射率变化时为选择性辐射体㊂物体的红外辐射一般由面壁和参与性介质形成㊂直升机目标的机体表面和热腔体会形成面壁辐射，发动机尾焰会形成参与性介质辐射，在飞行过程中因为环境辐射加热㊁内部热源等因素导致其不同位置温度发生变化，使得向外辐射也在时刻发生变化㊂其不同点受到不同因素影响的程度不同，其温度分布也十分复杂，形成众多的热源点㊂在此过程中参与性介质的状态也在不断变化，使得其与外界热交换也发生着复杂的变化㊂理论分析这一过程的红外辐射特性是一个相当复杂的系统工程，理想的方法是用理论和试验相结合的方法，探索在一定条件下的规律㊂理论分析上，首先计算温度场分布；再利用流场计算方程㊁对流辐射耦合方程㊁燃烧产物浓度方程，建立基本模型和算法，进行求解；最后用工程试验来校正，可以得到较为接近的特性分布㊂从红外探测的角度看，大气对红外辐射特性的影响也是至关重要的㊂直升机系统辐射的红外能量必须通过大气的传播才能被探测器探测到，大气的吸收和散射将使得红外辐射衰减㊂大气９９％的组成成分Ｏ２和Ｎ２并不对１５μｍ以下的红外辐射产生吸收作用，但Ｈ２Ｏ㊁ＣＯ２㊁ＣＯ㊁Ｎ２Ｏ㊁ＣＨ４㊁Ｎ２等成分都将对红外辐射的吸收产生明显的作用㊂大气是一个不均匀的介质，必然会导致散射，一般地，散射比分子吸收弱，随着波长增加散射也会减弱，但对于处于大气窗口的红外探测而言，散射却是辐射衰减的主要原因㊂不同的地域㊁不同的时间㊁不同的高度，大气的分布都不相同，其对红外辐射的吸收与散射也不相同，需要利用大气透过率和大气辐射特性来提高探测器的性能㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真３７㊀２㊀直升机目标红外特性分析２１㊀红外辐射强度分析描述红外辐射特性的物理量较多，一般用能够通过观测得到辐射强度（Ｉ）来表述，其是指辐射源在单位立体角内的辐射功率㊂从这一定义看，红外辐射强度是从探测跟踪的角度来度量的，它不仅与物体自身的辐射相关，也与探测的距离㊁角度，传播介质等相关，是一个综合性的物理量㊂辐射强度是描述点源目标的，一般的物体都不是严格的点源目标，工程上将探测距离大于物体尺寸１０倍以上的物体视为点源㊂在均匀背景下红外探测器的探测距离Ｒ可以用公式（２）来表达：Ｒ＝τ０㊃τ（Ｒ，ｈ）㊃π㊃Ｄ２㊃Ｉ㊃Ｄ∗４㊃Ｓ／Ｎ㊃Ｆａ㊃ｂ㊃Δｆ（２）式中：τ０为光学系统透过率；τ（Ｒ，ｈ）为大气透过率；Ｄ为光学系统孔径；Ｉ为目标红外辐射强度；Ｄ∗为探测器比探测率；Ｓ／Ｎ为系统信噪比；Ｆ为噪声系数；ａ，ｂ为探测器面源尺寸；Δｆ为电子系统带宽㊂公式（２）全面反映了红外探测的制约因素，从探测的角度看，探测距离与辐射强度的平方根成正比，如果目标辐射强度下降１０ｄＢ（９０％），则探测距离将下降６８％，显然，影响是十分明显的㊂从辐射源的角度看，辐射强度Ｉ与探测距离的平方成正比，对同一辐射源，在不同位置探测目标，其红外辐射强度明显不同，对探测能力的影响也十分明显㊂目标在探测器所在方向上的辐射强度理论计算如公式（３）：Ｉ＝ʏλλＳʅ㊃ελ㊃Ｍλ／πｄλ（３）式中：Ｓʅ为目标的投影面积，ελ为材料的发射率，Ｍλ见公式（１）㊂可见，红外辐射强度由Ｓʅ㊁ελ和目标表面温度Ｔ三个参数决定㊂对某一目标而言Ｓʅ和ελ是固有的特性，相对稳定，不同目标而辐射强度不同，Ｉ会随着它们的降低而减少㊂物体的表面温度是一个变化的量，Ｉ会随着其降低而减小，其曲线峰值会随温度降低而逐步向长波方向移动，如图１示㊂图１㊀光谱输出度与温度关系图㊀㊀从上述分析可知，用红外辐射强度表征目标的红外辐射特性存在着一定的局限性，特别是对于目标特性模拟来说，是难以用简单的红外辐射强度研制出合适的靶标的，需要更深入的研究，将红外辐射强度反映出的目标本身特性用恰当的参数表现出来㊂从式（３）来看，主要是目标的面积㊁材质与表面温度，只有这些参数才与目标的结构特性㊁材料特性㊁运动特性㊁发动机特性等自身特性联系起来㊂红外辐射强度与投影面积㊁发射率（材质决定）与温度的关系是随着它们的降低而减少，但这些参数与目标自身特性的定量关系却是十分复杂，需要通过大量的试验和理论估算才能探索出一定条件下的规律来，对于靶标，可以用典型目标的相关特性来对比分析得出相关要求㊂２２㊀直升机主要红外特性分析直升机的红外特性主要由表面辐射㊁尾焰和发动机热腔体形成，它不同于固定翼飞机的是：它飞行速度较低，不存在气动加热；它不依靠排气速度来推进，尾焰流较小㊂２２１㊀机体表面红外辐射直升机的蒙皮等表面温度会高于背景温度，是重要的红外辐射源㊂一般在３００Ｋ左右，其红外辐射峰值处于８μｍ１４μｍ波段的大气窗口，能透过大气传递大部分有效能量，形成有效的红外辐射㊂表面辐射是固体面壁辐射，没有参与性介质，是连续的光谱㊂表面的红外辐射包括自身辐射和环境辐射，而环境辐射与太阳照射㊁环境大气特性等相关，存在许多不确定性，需要红外探测专业专门研究，对目标研究来说研究其自身特性是首要的问题㊂对于特定目标而言，其发射率是相对稳定的，获得其红外辐射特性的关键是获得温度分布㊂直升机工作后，在热传导作用下，表面的温度. All Rights Reserved.３８㊀刘关心，等：直升机目标红外辐射特性分析第４０卷会发生变化，可以通过工程软件来估算表面的温度分布㊂再将表面沿轴向和径向分成ｎˑｍ各小面元，根据普朗克定律计算出各面元的光谱辐射度Ｍｉｊ（Ｔｉｊ），然后积分求得任意波段的辐射强度Ｉｓ，见公式（４）㊂显然，辐射强度不仅与表面温度有关，还与观察点位置㊁飞行姿态等有关㊂Ｉｓ＝ðｉ，ｊΔＡｉｊ㊃ｃｏｓθｉｊʏλλＭλ，ｉｊｄλπ（４）式中，ΔＡｉｊ为面元面积；θｉｊ为视线与面元法线夹角；ｉ＝１ｎ；ｊ＝１ｍ㊂２２２㊀发动机引起的红外辐射由发动机工作相关的热腔体和尾焰是直升机的主要红外辐射源，其典型的光谱辐射强度如图２示㊂从图２可以看出，其红外辐射主要在３５μｍ波段内，而且分为两部分，一部分是３０μｍ４１５μｍ和４６μｍ５０μｍ，主要由热腔体产生，由于Ｈ２Ｏ吸收与散射作用而出现波动；另一部分是４１５μｍ４６μｍ，由尾焰产生，由于ＣＯ２的吸收与散射作用而出现波动㊂图２㊀动力系统红外辐射强度分布示意图㊀㊀尾焰辐射是由发动机排出的高温ＣＯ２㊁Ｈ２Ｏ㊁ＣＯ等气体形成的分子辐射，其辐射强度取决于尾焰成分和温度，他们之间的关系十分复杂，工程上可以用正反光线跟踪法㊁辐射传输方程等方法来估算㊂首先根据发动机特性计算尾焰的温度分布，再根据普朗克定律求得尾焰温度场中各点的辐射度Ｍλ，ｂ，从而得到各点光谱辐射亮度Ｌλ，ｂ，根据气体介质亮度定义对Ｌλ，ｂ积分求得观测点的辐照度Ｈｓ，λ，即可求得辐射强度Ｉｐ＝Ｈｓ，λＲ２／τａ（Ｒ为探测距离，τａ为透过率）㊂不同形制的发动机尾焰的成分与温度是不相同的，直升机一般采用活塞式发动机或涡轮轴发动机，一般的涡轴发动机涡轮进口温度在１０００ħ，出口温度５００ħ ７００ħ，活塞发动机排气温度略高，如Ｒｏｔａｘ９１４发动机排气温度为９００ħ㊂由发动机尾喷管等构成的热腔体是典型的灰体辐射，其发射率ε＝０８０９，其辐射强度Ｉｔ与绝度温度Ｔ的４次方成正比，可用公式（５）计算㊂直升机的热腔体大多安装在尾部，这时的辐射只在排气管的后半球才能探测到，但它与其他表面的温度会有明显差别，一般相差１００ħ左右，其红外辐射明显㊂Ｉｔ＝εσＴ４πＡｔηλ１－λ２ｃｏｓθ（５）式中，ηλ１－λ２＝ʏλ２λ１Ｍｂ（λ，Ｔ）ｄλʏɕ０Ｍｂ（λ，Ｔ）ｄλ；Ａｔ为热腔体投影面积；θ为视线与腔体法线的夹角㊂２２３㊀不同探测方向上的红外辐射强度分布红外探测器对直升机进行探测时，探测距离与直升机红外辐射强度的平方根成正比㊂从不同角度进行探测，其探测距离远近与直升机红外辐射强度分布相一致㊂图３和图４为典型直升机（单旋翼＋尾桨，发动机喷口在机身后侧朝外）悬停时在不同波段下的红外辐射强度分布图㊂从图３和图４中可以看出，在垂直探测方向上，３μｍ５μｍ波段和８μｍ１４μｍ波段红外辐射强度分布呈８字型，红外辐射强度在０ʎ １８０ʎ和１８０ʎ ３６０ʎ探测方向上呈现先增大后减小的趋势，这是由于机身照射面积变化影响所致；８μｍ１４μｍ波段红外辐射强度明显高于３μｍ５μｍ波段，说明了机身蒙皮是８１４μｍ波段主要辐射源㊂在水平探测方向上，３μｍ５μｍ波段和８μｍ１４μｍ波段红外辐射强度沿机身左右基本对称；在发动机尾喷口方向区域，３μｍ５μｍ波段红外辐射强度有非常明显的突变，而整个水平方向上８μｍ１４μｍ波段变化平缓㊂由此可见，尾焰辐射是３μｍ５μｍ波段主要辐射源㊂图３和图４反映了直升机红外辐射强度分布的基本规律，要精确测量直升机红外分布特性，还需要考虑旋翼下洗气流㊁飞行环境（太阳照射㊁大气温度㊁风速风向）等对直升机红外特性的影响㊂从探测的角度看，从直升机机身正上方㊁机身侧向或者发动机喷口方向进行探测，直升机红外辐射强度大，可提高探测距离；直升机机头和机尾方向红外辐射强度最小，探测距离也相应最小，应尽量. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真３９㊀避免㊂图３㊀垂直面上红外辐射强度分布图４㊀水平面上红外辐射强度分布２２４㊀红外抑制与运动特性的影响为有效降低红外辐射，武装直升机一般加装红外抑制器，通过引进外界冷空气对热腔体和尾焰降温，并改变尾焰流的成分，有效降低红外辐射㊂如ＡＨ⁃６４直升机，发动机排出口温度５７０ħ，加装红外抑制器后，金属外壁的温度只有９４ħ，排出的尾焰温度只有３００ħ，用２％的功率损耗降低红外辐射９４％㊂直升机的红外辐射特性会随着其运动状态的变化而改变，在不同高度㊁不同速度下会呈现不同的规律㊂当高度增加，自然温度会越来越低，空气对各红外源的降温作用明显，会导致辐射强度的降低，但由于背景温度的降低，自身的辐射也会增强㊂当速度增加时，运动形成的空气流会对各红外源产生降温作用，使得红外辐射强度有变小的趋势，同时运动会导致传动机构的部件发热，增强辐射㊂直升机运动过程中，红外辐射强度随状态变化是一个较为复杂的过程，应通过试验测试㊁建模估算来探寻规律㊂２３㊀分析结论通过上述分析，可以看出直升机目标的红外特性呈现以下特点：１）直升机目标红外特性中壁面辐射是主要的辐射源，主要来源于机体表面和发动机热腔体㊂机体表面辐射是一个选择性辐射体，它既发射自身的能量，又会反射太阳辐射等产生的能量，但其温度与背景温度相差不大，辐射主要集中在长波波段内㊂发动机热腔体辐射是典型的灰体辐射源，其温度与背景温度相差较大，辐射强度较高，辐射集中在中波波段，但由于其安装位置的关系，一般从头部观测难以显现㊂２）尾焰是典型的参与性介质辐射，是中波波段的主要辐射源㊂直升机发动机出口的尾焰温度一般在. All Rights Reserved.４０㊀刘关心，等：直升机目标红外辐射特性分析第４０卷５００ħ ９００ħ，采用红外抑制器的目标温度会明显降低，辐射的能量会明显减小，但在抑制器工作的过程中通过热传递会导致机体表面温度的升高，增加长波段辐射能量，不过这种增加是十分有限的㊂３）直升机目标红外特性模拟主要取决于表面面积和发动机的性能㊂用无人直升机模拟武装直升机存在的主要问题是：无人机会小许多，表面的辐射能量会明显不足；武装直升机采用涡轮轴式发动机，无人直升机主要是活塞式发动机，形成的热腔体和尾焰辐射差别较大，其总体性能是偏小的㊂因此，用无人直升机模拟直升机目标时，无论是中波波段还是长波波段的红外辐射特性都需要增加㊂４）准确描述直升机目标红外特性既要有长波波段的特性，又要有中波波段的特性；既要有面壁辐射源，又要有参与性介质辐射源㊂直升机目标的红外辐射定量分析，受到影响红外辐射特性诸多因素的影响，在工程上可采用试验与理论分析结合的方法，得到一定条件下的规律或数据，但反映全部状态下的特性较难㊂对于直升机目标模拟，目前能够要求逼近到一个数量级㊂３㊀结束语直升机目标的红外特性影响因素众多，各因素的影响方式㊁程度㊁效果等又十分复杂，使得研究十分棘手㊂从工程实践的角度，提出一些观点和看法只是起步，需要理论和试验并重，广泛开展基础性㊁实践性研究，才能在某些条件下有所突破，望本文对此有所启示和促进㊂参考文献：［１］㊀蒋新桐．飞机设计手册［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２００５．［２］㊀祝小平．无人机设计手册［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００７．［３］㊀桑建华．飞行器隐身技术［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２０１３．［４］㊀杨立，等．红外热成像测温原理与技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１２．［５］㊀王超哲，等．飞机红外辐射特性及其探测技术研究［Ｊ］．激光与红外，２０１１，４１（９）：９９６⁃１００１．［６］㊀赵楠，等．来袭飞机的红外辐射与大气传输特性研究［Ｊ］．激光与红外，２０１２，４２（８）：８９０⁃８９３．［７］㊀王同辉．直升机用引射式红外抑制器气动和红外特性计算［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２００８．. All Rights Reserved.。

目标光学特性建模及其应用研究

目标光学特性建模及其应用研究目标光学特性建模及其应用研究摘要：随着科学技术的不断进步和发展，目标光学特性建模及其应用研究已经成为一个热门的研究领域。

本文主要介绍了目标光学特性建模的基本原理及其应用，包括目标光学特性建模的方法、光学特性的参数及其影响因素、建模及验证方法以及目标光学特性在军事、工业和医学等领域的应用等。

本文旨在为相关领域的研究者提供参考和指导。

1. 引言目标光学特性是指物体对光的反射、折射、散射、透射等光学现象的特性。

目标光学特性的建模是指通过数学模型描述和分析目标物体在光学领域的响应以及与其它物体之间的相互作用。

目标光学特性建模的应用广泛，包括军事领域中的目标识别与侦测、工业领域中的光学元件设计和医学领域中的疾病诊断等。

2. 目标光学特性建模的方法目标光学特性建模的方法主要包括物理模型法、统计模型法和计算模型法。

物理模型法基于物理学原理，通过公式和方程描述物体在光学领域的响应。

统计模型法则通过统计分析一定数量的目标样本数据，得到目标光学特性的统计分布规律。

计算模型法是指利用计算机对目标光学特性进行数值计算模拟，通过模型不断优化得到更加精确的结果。

3. 光学特性的参数及其影响因素目标光学特性的参数包括反射率、透射率、散射率、吸收率等。

这些参数受到目标的几何形状、物质性质、表面特征和光照条件等多个因素的影响。

了解和分析这些参数及其影响因素对于准确建模目标光学特性非常重要。

4. 目标光学特性的建模及验证方法目标光学特性的建模需要通过实验和数据分析进行验证。

常用的验证方法包括实验测量、数值模拟和比较分析等。

实验测量是指通过实际仪器设备对目标进行光学特性检测和测量，得到实验数据。

数值模拟是利用计算机对目标光学特性进行数值计算模拟，得到模拟结果。

比较分析则是将实验数据和数值模拟结果进行对比和分析，评估模型的准确性和可靠性。

5. 目标光学特性的应用5.1 军事应用目标光学特性在军事领域的应用广泛，包括目标识别、目标侦测和光学干涉装备等。

无人机红外辐射特性数值模拟研究综述

无人机红外辐射特性数值模拟研究综述1. 绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状分析1.3 研究目的和意义2. 红外辐射特性基础知识2.1 红外辐射的产生与传播2.2 红外辐射特性的影响因素2.3 红外辐射传感器的工作原理3. 无人机红外辐射数值模拟方法3.1 无人机模型建立3.2 红外辐射模型数值模拟3.3 模拟结果分析与评价4. 实验4.1 实验设计4.2 材料、工具与实验装置4.3 实验步骤与过程4.4 实验结果分析5. 结论与展望5.1 结论5.2 未来研究展望5.3 存在问题与改进措施第1章节绪论1.1研究背景和意义随着无人机的发展和应用范围的扩大，无人机的隐身性能日益受到关注。

而在现代隐身技术中，红外辐射隐身技术越来越受到重视。

红外辐射是指物体在温度高于绝对零度时发射的辐射，它包含的波长范围为0.7μm~1000μm，其中以3μm~5μm和8μm~14μm的波长段为主。

军事领域中，敌方使用红外探测系统可以对无人机进行有效探测和追踪，甚至进行打击。

因此，研究无人机红外辐射特性对无人机隐身性能的提高和红外辐射探测系统的研究都具有重要意义。

1.2国内外研究现状分析在国内外，对无人机红外辐射特性进行数值模拟研究已经逐渐兴起。

在国内，无人机红外辐射特性的研究主要集中在模型建立和红外辐射模拟方法的研究上。

例如，一些研究利用有限元方法和边界元法建立无人机的三维模型，并进行红外辐射数值模拟。

但是这些研究在实际应用中还存在一些问题，例如计算复杂度大、计算精度有限等。

因此，未来的研究应该关注对红外辐射数值模拟方法的改进和提升。

而国外对无人机红外辐射特性的数值模拟研究更加深入。

美国军方利用红外探测器对无人机红外辐射进行监测，并对其进行探测性能评估。

而在研究方法上，国外研究通常利用经验公式、统计方法和计算流体力学等进行计算，这些方法在计算效率和精度上都有所提升。

1.3研究目的和意义本文旨在对无人机红外辐射特性进行数值模拟研究，并提出改进和提高模拟精度的方法，为无人机隐身性能的提高和红外辐射探测系统的研究提供科学依据和理论指导。

目标红外辐射特性测量定标方法研究

目标红外辐射特性测量定标方法研究樊宏杰;刘艳芳;刘连伟;姚梅;许振领;杨淼淼【摘要】阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。

分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析，针对不同定标方法的优缺点进行了说明，定标时通常采用0米定标，方便且可同时进行所有像元定标。

对目标特性测量时定标温度的选择作了分析，得出结论：定标间隔不变时，定标误差随定标温度呈“W”型规律变化，当定标温度分布于测量温度两侧时，误差有限，因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧，且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。

%Calibration plays an important role in infrared characteristic measurement.Calibration method of fixed-focus imaging sensor and adjustable focus imaging sensor are theoretically analyzed.Merits and demerits of different calibra-tion methods are introduced.Zero meter calibration method is usually selected,it is convenient and can calibrate all pixels.The selection of calibration temperature is analyzed in target IR characteristic measurement,analysis results show that:when calibration temperature interval is constant,the calibration error changes along"W"shape with cali-bration temperature;The calibration error is limited when calibration temperature distributes both sides of measurement temperature,so calibration temperature is selected on both sides of equivalent blackbody temperature,and calibration error is smaller when calibration temperature interval is smaller.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】6页(P516-521)【关键词】红外辐射特性;辐射特性测量;定标【作者】樊宏杰;刘艳芳;刘连伟;姚梅;许振领;杨淼淼【作者单位】解放军63892部队，河南洛阳471003;解放军63892部队，河南洛阳471003;解放军63892部队，河南洛阳471003;解放军63892部队，河南洛阳471003;解放军63892部队，河南洛阳471003;解放军63892部队，河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TN21要研究目标/背景的辐射特性，需要进行大量的测量工作，通过测量可实现以下2个方面的目的: (1)可研究目标和背景的辐射分布、检验理论模型的计算精度，促进模型改进，提高模型的可信度; (2)可以研究目标与背景辐射特征之间的关系，考查目标背景的对比度。

军用目标红外特性模型评估技术

库分别给出了若干目标在不同姿态（位、仰、离方俯距标准数据库（常为标准测量数据，配套的环境、通含气
收稿日期。２００６—０６一Ｏ２作者简介：霞（９６，程师，士．要研究方向为目标红毛宏１７一）工硕主外特性建模。
维普资讯
１４
航天电子对抗
第２２卷第６期
军用目标红外特性模型评估技术
毛宏霞，雁冰，宁，董刘姚连兴
（目标与环境光学特征国防科技０８４
摘要：初步建立了一套关于军用目标红外辐射特性理论模型可靠性、确性、用性的准通
评估准则及软件，为理论模型的入库和武器型号部门的应用提供了参考依据。
关键词：红外特性；理论模型；评估中图分类号：Ｔ１Ｎ２文献标识码：Ａ
Ｅｖｌａｉｎｔｃｉｅｆｒｉｆａｅａｉｔｏｏｅｆｍｉｉａｙｔｒｅａｕｔｏｅｈｎｑｕｏｎｒｒｄｒｄａｉｎｍｄｌｏｌｔｒａｇｔ
外辐射特性理论模型，过模型计算获得。由于外场通试验耗资巨大、受环境影响大、量过程存在诸多的不测确定性以及无法通过测量途径获取外军目标特性等缺
点，近年来理论模型受到了越来越多的重视，对模型本
的好坏，利于对模型本身进行更加全面的认识，有为模型今后的改进指明方向。

大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比

ｆｒｔｅｒｔｔｎａｇｔａｈｅｎｏｏａｉｇｔｒｔｏｈｏａｉｇｔｒｅｎｄｔｔｒｔｔｎａｇｅ．Ｔｈｅｕｌｓｓｗｈｅｅｉｉａｅｍｅｔｏｎｔｅｃｌｕｌｔｏｅｒｓｔｈｏｔｒｓｄｓｇｒｅｎｈａｃａｉｎｒｓｌｓｆｔｅｅｒｈｒｄａｉｎａｈｅｅｒｈａｂｅｔｏｍｏｄｌ，ａｈｅｐｒｉｕａｄｅａｓｍｏｅｅｕｔｏｈａａｉｔｏｎｄｔａｌｄｏｗｉｈｔｔｔｗｅｓｎｄｔａｔｃｌｒｍｏｌｔｋｅｒｃｌｕｌｔｉｈａｈｅｓｍｐｌａｃａｅｔｍｅｔｎｔｉｅｍｏｄ１ｅ．Ｋｅｒ：ｈｅｓｍｐｅｍｏｄｌｔｒｉｕｌｒｍｏｅ，ｈｅｅｔａｔｓｈｅｉｌｉｔｃｔｒｅ，ｈｅｉｆａｅｉｎｔｒｙｗｏｄｓｔｉｌｅ，ｈｅｐａｃａｄｌｔｘｒａｍｏｐｒｃｂａｌｓｉａｇｔｔｎｒｄｓｇａｅｔｒｕ
中图分类号：Ｔ１Ｎ２６文献标识码：Ａ文章编号：１０．８１０００ —４７００１８ห้องสมุดไป่ตู้９（１）９０９ —５２
ＴｈｅＣｏｒｓｆｎｔａｔｏｏＭｅｈｏｏｌｕａｉｈｅＩｒｒｄＳｇａｕｒＴｗｔｄｆｒＣａｃｌｔｎｇｔｎｆａｅｉｎｔｅｏｔａｔｏｐｈｅｉｌｉｔｃＴａｇｔｆｔＥｘｒａｍｓｈｅｒｃＢａｌｓｉｒｅ
ｉｆａｅｉｎｔｒｉｔｉｕｉｎｏｅｅｔａｔｓｈｒａｌｔｒｅｒａｃｌｔｄｕｉｇｔｅｓｍｐｅｍｏｅｎｎｒｄｓｇａｅｄｓｒｔｆｈｘｒａｍｏｐｅｉｂｌｓｉｔｇｔｅｃｌｕａｅｓｉｌｄｌｄｒｕｂｏｔｃｉｃａａｎｈａｔｅｐｒｉｕａｄｌｅｐｃｉｅｙＴｈｉｅｅｃｆｈｅｕｔｏｔｉｅｓｅｔｅｙｂｄｌｉａａｙｅｈａｔｌｒｃｍｏｅｓｅｔｌ．ｅｄｆｒｎｅｏｅｒｓｌｂａｎｄｒｐｃｉｌｙｔｍｏｅｓｓｎｌｚｄｒｖｔｓｅｖｗｏ

红外探测器接收的目标辐射亮度模型 - Read

红外探测器接收的目标辐射亮度模型一、功能需求此模型计算红外探测器接收到的目标辐射亮度。

二、理论分析探测器接收的目标辐射（？）包括大气路径传输辐射、目标自身辐射和目标反射的背景辐射，其中背景辐射主要由太阳辐射、天空辐射和地面（或海面）辐射构成。

因此，波长1λ～2λ范围内，探测器接收的目标辐射亮度sensor L 可表达为：()[]λλτλτλλλλλd L L L L back thermal atm path opt sensor ⎰++=21)()( （1）)(/λλλλρsea ground sky sun back L L L L ++= （2）式中λpath L －大气路程光谱辐射亮度；λthermal L －目标自身发射光谱辐射亮度；λback L －背景光谱辐射亮度；它分为下面三个部分：λsun L －目标反射的太阳光谱辐射亮度，包括镜面反射和漫反射两部分； λsky L －目标反射的天空光谱辐射亮度；λsea ground L /－目标反射的地面（或海面）光谱辐射亮度；ρ－目标的表面反射率。

)(λτatm 为大气的光谱透过率；)(λτopt 为探测器光学系统的光谱透过率；1 大气路径光谱辐射亮度2 目标自身热辐射亮度（是否也跟目标面积有关）根据普朗克公式，黑体光谱辐亮度λb L 可表示为：11251-=-TC b e C L λλλπ（9）式中：λ是波长；T 表示黑体的绝对温度；1C 是第一辐射常数，其值为21210741832.3cm W ⋅⨯-； 2C 是第二辐射常数，其值为K m ⋅⨯μ410438786.1。

对于波长范围在21λλ-的黑体辐亮度bb L 可表示为：λλλλd L L b bb ⎰=21（10）因此，目标自身辐射亮度可表示为：λελλλλd L L b thermal ⎰=21（11）式中：λε－目标的光谱比辐射率。

忽略了自身内部热传导和与空气的热传导。

3 目标反射的背景辐射亮度3.1 太阳辐射太阳辐射可分解为两方面：a. 所接受到的来自太阳的光束辐射或直接辐射；b. 所接受到的来自整个天空的由于大气散射和反射而方向发生变化的那部分太阳辐射所形成的漫射辐射。