中段弹道目标的温度场与红外辐射特性计算

合集下载

战场环境传感信息的可视化研究

战场环境传感信息的可视化研究孙姜燕;王保平;贾建科【摘要】现代航空航天平台能装载多种特征的遥感传感器,把这些传感器装载到航空航天平台上进行试验,费用高,风险系数大,研制周期长,因此很有必要利用现代计算机仿真技术,对这些传感器的性能进行仿真研究.基于此提出了一种在建立战场传感信息基础上,利用雷达、红外传感器对战场环境进行可视化仿真的方法.并结合视景仿真软件Vega的雷达成像模块RadarWorks和红外成像模块SensorVision进行了合成孔径雷达成像和战场红外成像仿真.仿真结果表明了该方法的有效性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)015【总页数】5页(P6-10)【关键词】传感信息;SAR成像;红外成像;战场环境【作者】孙姜燕;王保平;贾建科【作者单位】西安外事学院,计算机中心,陕西,西安,710077;西北工业大学无人机特种技术国防重点实验室,陕西,西安,710072;陕西理工学院,陕西,汉中,723001【正文语种】中文【中图分类】TN95在现代战争中，高科技技术有着重要应用，如红外成像制导技术、合成孔径雷达成像技术、红外成像技术等在现代战争中发挥着重要作用。

自20世纪下半叶，基于雷达、红外、地磁、可见光等多传感器的传感信息的航空航天遥测遥感技术的快速发展，为现有的地理信息系统提出了新的要求，要求地理信息系统不仅携带地理位置、地貌特征数据，而且具有传感信息数据。

直接利用地面的传感信息进行遥测遥感研究和作战武器性能的实战演练研究，有许多不足之处：要耗费大量的资金和军用物资，研制周期长，安全性差，而且很难在实战演习条件下改变状态,因此有必要利用可视化仿真技术进行研究。

然而现阶段，国内外的虚拟战场环境仿真技术大多是对战场环境及作战过程的仿真，对利用传感信息进行战场环境的可视化仿真研究不多。

基于此，本文提出了一种利用传感信息对战场环境进行仿真研究的方法。

1 战场环境的传感信息航天航空平台能装载多种特征的遥感传感器，如雷达、可见光、红外、地磁等。

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。

空间目标的红外辐射理论计算

ａｄｉｅｔｆａｉｎｏｈｐｃａｇｔｎｔｉｌｏｔｅｉｐｒａｔｂｓｓｆｒｔｅｒｓａｃ１ｉｆａｅｎｄｎｉｃｔｏｆｔｅｓａｅｔｒｅａｄｉｓａｓｈｍｏｔｎａｉｈｅｅｒｈ０＂ｎｒｒｄｉｏ１ｓｅｌｈｅｈｎｌｇｅ．Ｔｈｕｆｃｅｐｒｔｒｅｄｏｐｃａｇｔｉａｐｅｏｄｔｏｏａａｙｅｉｆａｅｔａｔｙｔｃｏｏｉｓｅｓｒａｅｔｍｅａｕｅｆｌｆｓａｅｔｒｅｓｒｃｎｉｉｎｔｎｌｚｎｒｄｉａｒｃａａｔｒｓｉｓｏｄｔｒｎｈｕｆｃｅｈｒｃｅｉｔｃ．Ｔｅｅｍｉｅｔｅｓｒａｅｔｍｐｅａｕｅｆｌｆａｔｒｅ，ｈｒｌｏｄｕｔｏｆｒｎｉｌｒｔｒｅｄｏａｇｔａｔｅｍａｎｃｉｎｄｉｅｅｔａｉｃｅｕｔｏｓａｌｈｄａｄｔｅｓｒａｅｔｍｐｒｔｒｉｔｉｕｉｎｏｈｅｓａｅｔｒｅｓｄｅｖｅ．Ｔｈｎ，ｈｑａｉｎｉｅｔｂｉｅｎｈｕｆｃｅｓｓｅａｕｅｄｓｒｂｔｏｆｔｐｃａｇｔｉｒｉｄｅｔｅｉｒａｅａｉｔｏｔｎｉｆｔｅｓａｅｔｒｅａｃｌｔｄ．Ｆｉａｌ，ｈｕｒａｅｔｍｐｒｔｒｓｒｂｉｎｎｆｒｄｒｄａｉｎｉｅｓｔｏｐｃａｇｔｉｃｌｕａｅｎｙｈｓｎｌｔｅｓｆｃｅｙｅａｕｅｄｉｔｉｕｔｏａｄｉｆａｅａｉｔｏｎｅｓｔｆａｇｖｎｓｃａｇｔａｅｃｌｕａｅｕｎｎｒｒｄｒｄａｉｎｉｔｎｉｏｉｅｐａｅｔｒｅｒａｃｌｔｄｎｍｅｉａｌｎｎｌｚｄＴｈｙｒｃｌａｄａａｙｅ．ｙｅ

目标与背景的红外辐射特性仿真方法

ｏｆｏｂｊｅｃｔｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｕｆｒａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄｏｆｔｈｅｔｒａｇｅｔｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｃｈｒａａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔａｎｄｈｅｔｉｎｆｒｒａｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｏｂｊｅｃｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗｉｈｔａ
中图分类号：ＴＮ２１９文献标志码：Ａ文章编号：１００７ — ２２７６（２０１３）０９ — ２３３６ — ０５
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆ
ａｎｄｌｏｎｇｗａｖｅｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄｏｆｉｎｒａｆｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｓｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒｇａｅｔｗａｓｍｏｄｅｌｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｕｆａｒｃｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ

弹道导弹目标特性研究_李陆军

图 2 再入等离子体鞘套示意图
1． 2． 5 弹体弹体的雷达散射截面一般可以达到散射截面的
20 倍以上，所以，一般雷达反射式工作首先探测到的是弹体，一段时间以后才会在弹体附近发现弹头回波信号。因弹体为对方雷达起到目标指引作用，给弹头突防带来极为不利的影响。因此，一般实战中可采取将弹体推开或炸成碎片的措施，减小弹体的这种负作用。
在 10 倍左右，且随着高度的降低，这种辐射强度差异增加迅速；在 20 倍以上，弹头辐射强度最大，且稳定增加无波段。 3． 1． 3 红外成像
红外传感器对目标进行成像，通过图像分析，获得其灰度特性和运动特征。随着新型红外成像硬件和先进图像处理技术在预警卫星中运用，使用红外成像来识别弹头更加有效。
在弹道导弹防御中，目标识别是最关键、最核心、最具风险和最难以解决的环节。如何有效识别真假弹头是战场致胜的关键，也是预警装备最需攻破的技术难题。目前，用于识别的装备可以分为红外预警卫星和地基雷达两种，其中红外预警卫星主要是利用目标的红外特性进行目标识别；而地基雷达主要是基于中段和再入段弹道目标的电磁散射特性进行跟踪和识别。弹道导弹的识别涉及的装备复杂多样、目标环境复杂。弹道目标的飞行特性、物理特性和识别特征是防御系统识别真假单头的前提
图 1 弹道导弹飞行示意图
基金项目：电子对抗与信息控制国防科技重点实验室基金项目，国家自然科学基金青年项目（编号： 61401503），全军军事类研究生资助课题（编号： 2014JY545）
本文 2015-03-10 收到，李陆军、丁建江分别系空军预警学院博士生、教授
·34·
飞航导弹 2015 年第 6 期
1）灰度特性通过对弹道目标进行双波段红外热成像，增强弹道目标的探测能力，利用目标的灰度特性来识别弹头。例如真弹头质量大，其温度变化相对较慢，灰度特性平缓。 2）运动特征助推段末期分离抛射过程中，目标质量存在差异，根据动量守恒原理可以得到不同的目标相对速度；再入段目标受阻力和自身质量与外形的影响，不同目标减速特性也不同，其中真弹头运动速度最快且相对平稳。 3． 2 雷达特征 3． 2． 1 ＲCS ＲCS 反映目标对电磁信号的散射能力，不同目标或者同目标不同姿态下ＲCS 存在差异。单一时刻单频电磁波所包含的目标信息量少，需要长时间积累获取目标的ＲCS 序列，与目标形状、尺寸、姿态等因素有关（图 6 所示为某弹头不同方位下的ＲCS 姿态响应），因此，根据ＲCS 变化曲线可提取用于识别目标的特征量。

基于红外测量图像的高速飞行目标等效辐射温度计算方法

基于红外测量图像的高速飞行目标等效辐射温度计算方法禄晓飞;盛捷;赵慧【摘要】高速飞行目标的测量温度对研究其热防护性能有着极其重要的意义,分析了高速飞行目标红外辐射成像的特点,指出了高速飞行目标红外成像较为模糊的3个原因:1)红外光学系统本身使得能量扩散,由点扩散函数表示;2)目标拖尾;3)大气抖动,这使得静止或低速目标辐射测温算法已经不再适用.提出了一种有效计算高速飞行目标辐射温度的方法,首先通过图像分割从红外图像中把飞行目标和背景区域提取出来,再通过标定数据计算目标辐射强度,同时扣除背景能量以及考虑大气透过率,再根据目标的视在面积和发射率计算目标的等效辐射亮度,最后通过查表得到目标的等效辐射温度.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2015(037)011【总页数】5页(P976-980)【关键词】红外成像;高速飞行目标;辐射强度;红外等效温度【作者】禄晓飞;盛捷;赵慧【作者单位】酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750;酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750;酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750【正文语种】中文【中图分类】TN21目前高速飞行器已成为国防力量的重要组成部分，对其进行红外辐射测温，一方面可考核其热防护设计指标；一方面考核其突破对方防御体系的能力。

例如高超声速飞行器研发过程中遇到的一大技术难题叫“热障”，它是飞行器飞行时由于激波和粘性的作用，其周围空气温度急剧升高（可达几千摄氏度），形成严酷的气动加热环境，使一般飞行器结构无法承受而形成的。

本文分析了红外凝视辐射系统测量高速飞行目标的特点，指出了静止或低速目标辐射测温方法不适用于高速飞行目标等效温度计算，提出了一种有效的基于红外图像计算高速飞行目标辐射温度的方法[1-3]。

在进行红外辐射测量之前需要对红外辐射测量设备进行标定，建立系统响应和辐射能量的关系，目前常用平行光管小面源黑体标定方法，如图1所示，小面源黑体与望远镜焦平面形成共轭像对，小面源黑体发出的光经平行光管形成覆盖望远镜口径、视场的各方向平行光，面源黑体的面积足够大，确保平行光管出射光各方向充满测量系统的全视场（光电传感器的所有像元）[4-7]。

大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比

大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比作者：韩玉阁，张振华，宣益民，HAN Yu-ge，ZHANG Zhen-hua， XUAN Yi-min作者单位：南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094刊名：红外技术英文刊名：INFRARED TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,32(9)参考文献(8条)1.朱文勇;姚连兴国外红外理论建模内容和方法概述 1998(06)2.杨华;宣益民;李强大气层外弹道式目标红外辐射分布研究[期刊论文]-红外与激光工程 2005(02)3.靳友林中段弹道导弹及诱饵红外目标特性研究 20044.闵桂荣航天器热控制 19985.沈国土;蔡继光;杨宝成空中辐射环境理论建模初探[期刊论文]-红外与激光工程 2006(sup)6.宣益民;韩玉阁地面目标与背景红外特征 20047.Bush K.A;Louis Smith G;Lee Ⅲ R.B;Young D.F The Earth radiation budget experiment(ERBE)15-year data set 20038.Nestler S T Statistical analysis of atmospheric properties for estimation of infrared radiation of ballistic missiles 1999 本文读者也读过(10条)1.方艺忠.赵育善大气层外拦截器攻击目标末制导仿真[会议论文]-20062.赵玉清.孙继银.陈珊.徐宏波.胡寅.ZHAO Yu-qing.SUN Ji-yin.CHEN Shan.XU Hong-bo.HU Yin圆柱形物体红外辐射温度场的简化算法研究[期刊论文]-红外2010,31(10)3.杨华.宣益民.李强.YANG Hua.XUAN Yi-min.LI Qiang大气层外弹道式目标红外辐射分布研究[期刊论文]-红外与激光工程2005,34(2)4.张志勇.卢焕章.常青.ZHANG Zhi-yong.LU Huan-zhang.CHANG Qing空间目标表面温度场分布模型研究[期刊论文]-计算机仿真2010,27(6)5.杨明.吴晓迪.尤军.YANG Ming.WU Xiao-di.You Jun空间多层隔热组件表面红外辐射分析[期刊论文]-红外2009,30(5)6.侯峙云.周桂耀.侯蓝田红外辐射与物质的热作用[期刊论文]-红外技术2002,24(5)7.张志勇.卢焕章.郭天天.肖山竹.ZHANG Zhi-yong.LU Huan-zhang.GUO Tian-tian.Xiao Shan-zhu实时数字场景仿真系统研究与实现[期刊论文]-国防科技大学学报2005,27(4)8.吴晓迪.凌永顺.吕相银.杨华.黄超超.WU Xiao-di.LING Yong-shun.L(U) Xiang-yin.YANG Hua.HUANG Chao-chao空间气球的红外特性分析[期刊论文]-光电工程2009,36(12)9.《红外技术》征稿启事[期刊论文]-红外技术2010,32(12)10.何超.吕绪良.王永杰.潘家亮.高小敏.HE Chao.LV Xu-liang.WANG Yong-jie.PAN Jia-liang.GAO Xiao-min低发射率涂层对目标温度影响的数值模拟[期刊论文]-红外技术2010,32(2) 引用本文格式：韩玉阁.张振华.宣益民.HAN Yu-ge.ZHANG Zhen-hua.XUAN Yi-min大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比[期刊论文]-红外技术 2010(9)。

一种空中目标红外特性仿真方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010970757.9(22)申请日 2020.09.16(71)申请人哈尔滨新光光电科技股份有限公司地址 150028 黑龙江省哈尔滨市松北区创新路1294号(72)发明人王艳春　张崇毅　刘珺琇　(51)Int.Cl.G06T 17/20(2006.01)G06F 30/20(2020.01)(54)发明名称一种空中目标红外特性仿真方法(57)摘要本发明涉及一种空中目标红外特性仿真方法，用于解决解决现有技术的红外仿真存在成本过高，且当距离和工况变化时，检测精度变低的缺陷。

空中目标红外特性仿真方法包括：空中目标形态模拟步骤，用于通过图形软件构建目标的三维模型；红外辐射特性模拟步骤，用于根据原型数据建立发射特性模型和反射特性模型，并进行模型的可视化；运动特性模拟步骤，用于将目标轨道数据做坐标转换，以供仿真平台读入。

本发明的一个应用是激光武器空中防御系统。

权利要求书1页说明书6页附图4页CN 112215957 A 2021.01.12C N 112215957A1.一种空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，包括：空中目标形态模拟步骤，用于通过图形软件构建目标的三维模型；红外辐射特性模拟步骤，用于根据原型数据建立发射特性模型和反射特性模型，并进行模型的可视化；运动特性模拟步骤，用于将目标轨道数据做坐标转换，以供仿真平台读入。

2.根据权利要求1所述的空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，当存在目标结构文件时，空中目标形态模拟步骤包括：通过通用图形软件对目标结构文件进行读取和解析，得到目标造型文件；利用目标造型文件中描述的目标几何结构信息，使用三维模型构建软件对目标的三维结构进行重建；使用三维模型构建软件对目标表面进行网格优化；按照红外辐射组成将目标表面划分为多个网格组。

3.根据权利要求1所述的空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，当不存在目标结构文件时，空中目标形态模拟步骤包括：直接输入目标的几何结构信息，使用三维模型构建软件对目标的三维结构进行重建；使用三维模型构建软件对目标表面进行网格优化；按照红外辐射组成将目标表面划分为多个网格组。

空间目标轨道高度及大小对其表面温度的影响

７２１】１０７００１４１（０１０．０５— ６
空间目标轨道高度及大小对其表面温度的影响
白心爱
（吕梁学院物理系，山西吕梁０３０）３００
摘
要：应用热网络数学模型及温度场的数值解法，通过计算圆柱形目标在轨道高度、目标
收稿日期：２１ —５Ｉ０００一２
作者简介：白心爱（９１）１７一，女，山西离石人，副教授．研究方向：红外辐射．Ｅｍｉａｘｎｉ０４ａｏ．Ｉｍ・－ａｉ：ｂｉａ２０＠ｖｈｏＩｉ，Ｉ＿
７６
汕头大学学报（自然科学版）
反射和月球的红外辐射对目标温度场的影响：，并结合各节点表面之间的辐射换热、热传导、对流换热、目标的内热源及目标自身向太空空间辐射的能量等因素，得到目标任意
一
节点的热平衡方程为：
Ｉ —
ＥＦＩ＋（２，ＡＡＹＰ。＋
大小不同时的表面温度，发现轨道高度与大小会影响目标表面辐射及表面温度场的分布，从
而影响突防的效果．
关键词：圆柱形目标；温度场；轨道高度；目标大小
中图分类号：０４４３文献标识码：Ａ
头），是一种典型的传统突防方式，也是一种非常重要的对抗措施．只要进攻方使用足

利用有限差分法计算空间目标红外特征

摘要：空间目标的红外辐射特性是对空间目标进行探测与识别的重要依据。先分析了空间目首
标与外界环境的热交换关系，定了目标表面的边界条件，导出边界单元的有限差分形式，对空间确推针目标的遮挡问题，展了判断方法的讨论，准确计算目标的表面温度场奠定了基础。次利用有限差开为其
ｂｕｄｒｎｔｗｒｅｉｄａｄｔｕｇｎｔｏａｉｕｓｄｆｒｔｒｂｅｏｃｌｓｎｏｐｃｏｎａｕｉｅｄｒｅ，ｎｅｊｄｉｇｍｅｄｗｓｓｓｅｅｐｏｌｙｓｅｖｈｈｄｃｏｈｍｆｏｃｉｆｓａｅｕｏ
李颖杰・，吕相银１，一，吴晓迪１．２，杨华１２，２
（．脉冲功率激光技术国家重点实验室，徽合肥２０３１安３０７；２．电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室，徽合肥２０３；３安３０７．空军第五飞行学院，肃武威７３０甘３０３）
第３９卷第２期
Ｖ０．１３９ＮＯ．２
红外与激光工程
ＩｆａｅｎｓｒＥｎｉｅｒｇｎｒｄａｄＬａｅｇｎｅｉｒｎ
２１００年４月
Ａｐ．０１ｒ２０
利用有限差分法计算空间目标红外特征

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。

光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析

第２７卷第２期２ｌ００年３月
计
算
物
理
Ｖｏ．７，．１２Ｎｏ２
பைடு நூலகம்
ＣＨＩＮＥＳＪＥＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＡＴＩＯＮＡＬＰＨＹＳＩＣＳ
Ｍａ．２０ｒ．０１
文章编号：０１２６２１０－２１０１０－４Ｘ（００）２０５－６
定律和应变的热力学关系，行物理建模，结合有限元方法，应变的角度计算模拟实验中热红外辐射温进并从
度和能量的变化情况．最后将计算结果与实验数据进行比较，目的是通过验证模型理论的合理性，量化揭来示载荷过程光弹材料红外辐射特征的机理，而借鉴到同条件下类似的固体材料包括一些类岩石材料的内从
１２实验试件．
图ｉ由光弹材料环氧树脂构成的三点弯曲梁试件示意图，寸和坐标如图所示．件长度为８是尺试０ｍｍ，
收稿日期：２００８—１７；修回日期：０９—０１—１２０５—１１
基金项目：国家自然基金（ｏ１７５１，００００）中国工程物理研究院发展基金（ｏ２０Ｂ９２和国家重点基础研究发展计划（７Ｎ．０７０８１７２１，Ｎ．０７０１）９３）项目（ｏ２０Ｃ２２０）助项目Ｎ．０６Ｂ０２０资作者简介：王芳（９９一）女，宁盖县，１６，辽副教授，事固体物理专业方向的研究．从

飞行弹丸表面温度与红外辐射特性仿真研究

（．ＳｈｏｆＥｅｔｎｃＥｇｎｅｉｇａｄＯｔｅｅｔｎｃＴｃｎｌｇ１ｃｏｌｌｃｒｉｎｉｅｒｎｐｏｌｃｒｉｅｈｏｏｙ，ＮａｊｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｏｏｎｏｎｉｇＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｙＮｎｉｇ２０９ａｊ１０４，Ｊａｇｕ，Ｃｈｎ；２ｎｉｎｓｉａ．Ｕｎｔ６８１ｏＬｉ３６ｆＰＡ，Ｂａｃｅｇ１７０１ｉｎｈｎ）ｉｈｎ３０，Ｊｌ，Ｃｉａｉ
ｔｉｅ．Ｆｎｌｈｒｊｃｉ ’ ｎｒｒｄｒｄａｉｎｃａａｔｒｔｓｗｒａｃｌｔｄｈｉｌｔｎｒｓｌａｎｄｉａｌｙ，ｔｅｐｏｅｔｅＳｉｆａｅａｉｔｈｒｃｅｉｉｅｅｃｌｕａｅ．Ｔｅｓｍｕａｉｅｕｔｌｏｓｃｏｓｓｏｈｔｈｒｊｃｉ ’ ｕｆｃｅｅａｕｅｄｅｏｈｎｅｗｔｔｓｅｄｍｏｏｏｏｓ．ＴｅｂｇｅｈｗｔａｅｐｏｅｔｅＳｓｒｅｔｍｐｒｔｒｏｓｎｔｃａｇｉｉｐｅｎｔｎｕｌｔｌａｈｓｙｈｉｇｒ
ｖｒｈａｇｓｄｔｃｉｎｒｎｅｏｆｒｄｄｔｃｏａｉｓｗｔｈｒｊｃｉ ’ ｎｒｒｄｒｄａｉｎｃａａ — ｅ，ｔｅｌｒｅｔｅｅｔａｇｆｎｒｅｅｅｔｒｖｒｉｔｅｐｏｅｔｅＳｉｆａｅａｉｔｈｒｃｏｉａｅｈｌｏ
Ａｂｔａｔｈｎｒｒｄｒｄａｉｎｏｙｎｒｊｃｉｅｅｄｎｉｓｒａｅｔｍｐｒｔｒｉｒｕｉｎｓｒｃ：Ｔｅｉｆｅａｉｔｆｆｉｇｐｏｅｔｅｄｐｎｓｏｔｕｆｃｅｅａｕｅｄｓｉｔ．ａｏｌｌｓｔｂｏ

远程高速弹丸目标运动及红外辐射特性研究与应用

１弹丸目标特性研究
目标飞行弹道中的运动特性、红外辐射特性是影响光学测试测量装备捕获跟踪目标的主要因素，因此，重点就远程高速弹丸的空间运动和红外辐射特性开展目标特性研究。１１运动特性
新型远程高速弹丸与传统弹丸的主要区别在发射初速度上，其出膛后的运动特性与传统枪炮类似，为此可采用传统的弹道微分方程建立新型高速弹丸的外弹道模型。［５６］建立以弹丸发射时出膛位置为原点的发射坐标系，其中狓轴为射向面与原点所在平面的交线，射击方向为狓轴正方向，狔轴位于射向面内，过原点切垂直狓轴的直线，地球引力反向为狔轴正方向，狕轴依据右手法则确定，如图１所示。由于弹道微分方程组对多种参数和初始条件依赖性大，［７］为便于研究，简化弹丸运动状态，将弹丸目标作为轴对称几何体，并适当做一些假设条件来研究目标运动。
· １３６ ·
计算机测量与控制．２０２１．２９（６）犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾
军事装备测控技术
文章编号：１６７１４５９８（２０２１）０６０１３６０６ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２１．０６．０２８中图分类号：ＴＪ４１０．３文献标识码：Ａ
０引言
随着新型炮弹及其发射平台技术的发展，［１］射程超过１００公里，速度达到２ｋｍ／ｓ以上的弹丸类高速小目标［２４］成为武器装备试验鉴定的重要任务，给试验鉴定的方法与测量装备带来了全新的挑战。对试验鉴定中的光学测试测量装备来说，要完成目标的跟踪和外弹道测量任务，首先要了解掌握被测目标的空间运动特性和红外辐射特性，计算评估装备的跟踪能力，研究合理的航路规划和装备布站，从而制定出有效的跟踪测量方案。目前，针对远程高速弹丸目标运动特性、红外辐射特性的研究近乎空白，在超过１００公里的弹道航路中布站多台冗余测试测量装备和采取多次目标射击获取目标特性参数的方式来验证测量方法、方案，显然不切实际。因此，开展远程高速弹丸目标运动特性和红外辐射特性针对性研究，将研究成果转化到测量实践应用中对新型武器装备试验鉴定工作意义重大。

弹道中段目标动态红外辐射特性仿真计算

弹道式空间目标就要对空间目标的红外辐射特性进行研究。在原有目标和诱饵红外辐射特性模型的基础上，合考虑目标弹道和姿态运动，间热环境辐射和内热源传热等因素，用节点网络法建立了弹综空利道中段目标的动态红外辐射计算模型，实现了在不同时刻、同观测点、同运动状态下的中段目标红不不外辐射特性的仿真计算。根据公开的相关资料，计了两种目标和诱饵，过对比分析不同弹道条件下设通目标与诱饵的辐射特性，证了计算模型的正确性。验关键词：中段目标；红外辐射；仿真计算中图分类号：Ｎ１Ｔ２５文献标识码：Ａ文章编号：０７２７（０８０ — ９５０ｌ０ — ２６２０）６０５ — ４
刘涛，卫东，湘，姜黎卢焕章
（防科技大学电子科学与工程学院空间电子信息技术研究所，南长沙４０７）国湖１０３
摘要：利用红外光谱辐射特性进行弹道式空间目标探测和识别是一种有效的方法，用该技术探测
ｏｈｍｉｃｕｓｔｒｅｗａｏｔｉｅａｄｆｅｅｔｉｅｄｆｅｅｔｂｅｖｔｏｐｉｔａｍｏｉｎｔｔ．ｆｔｅｄｏｒｅａｇｔｓｂａｎｄｔｉｆｒｎｔｍ，ｉｆｒｎｏｓｒａｉｎｏｎｓｎｄｔｏｓａｅＡｃｏｄｎｔｓｍｅｐｂｉｌｅａｕｅ，ｔｅｔｕｔｒｓｆｔｒｅａｄｅｏｗｅｅｕｐｓｄＣｏｐｒｎｔｅｃｒｉｇｏｏｕｌｃｉｒｔｒｓｈｓｒｃｕｅｏａｇｔｎｄｃｙｔｒｓｐｏｅ．ｍａｉｇｈ

地面目标动态红外特征模拟

目标红外辐射特征的模拟技术，以其重要的军事意义，Ｅｌ益成为国内外各大研究机构争相研究的技术领域之一。在国外，以美国为主的许多国家的研究机构在这方面做了大量的工作，已经成功地建立了坦克、军舰、飞机等目的红外特征理论模型¨ 在国内，标。部分单位对军事目标红外辐射理论建模等开展了研究，取得了一系列研究成果，但大多研究都针对的是目标的稳态红外辐射特征Ｊ而对目标的瞬态红外辐射特，征的研究则开展的比较少，也不够系统，不能达到对目标进行实时动态模拟的要求。地面目标，尤其是重要的军事目，由于其机动性差、隐蔽困难，而军事意义又极为重要，极易成为标敌方红外制导武器的打击目。标所以对目标在各气象条件、作战环境下瞬态红外辐射特征进行研究与分析，
中图分类号：ＴｌＮ２５文献标识码：Ａ
ＳｍｕａｉｎｏｙａｃｉｆａｅｉｎｔｒＬｒｕｄｔｒｅｓｉｌｔｆｄｎｍｉｒｒｄｓｇａｕｏｇｏｎａｇｔｏｎｅ
ＣＨＥＮａｎ，ＹＡＮＧ，ＸＩＪＸｕＬｉＥｕｎ．
目标与背景的辐射强度差值，计算出红外成像探测系统对目标的最大作用距离，并绘制出其在探测器工作波段内
的方向图．通过比较分析出隐身涂料对作用距离的影响，在３５ｍ波段最大作用距离由７ｍ下降为５ｋ￣Ｉａｋ．ｍ，在２．ｍ３ｍ下降为７５ｍ。．ｋ关键词：地面目标；温度场；辐射强度；作用距离；红外辐射
ｏｆｒｅｅｔｎｓｓｍｓａｃｌｔｙｔｅｄｆｅｎｎｒｒｄｉｔｎｉｅｗｅｎｂｃｇｏｎｄｔｒｅ，ａｄｉｆｉｒｅｄｔｃｉｙｔＷａｃｌｕａｅｂｉｒｔｉｆａｅｎｅｓｔｂｔｅａｋｒｕｄａａｇｔｎｔｎａｄｏｅｄｈｅｙｎｓ

中段目标红外特征分析和仿真精品资料

2中段目标红外辐射特征
计算每个小面元都可根据其温度求解出对应的任意波段内的法向红外辐射亮度，同一时刻所有小面元红外辐射亮度的集合即为目标在该时刻的红外辐射亮度分布。

通过对需要波段内的每个时刻的红外辐射亮度分布求解，即可得到想要的目标红外辐射特征及其变化。

3仿真分析
设置仿真条件为：目标为锥体，母线长1m，半锥角10°；目标锥面按50×50网格等面积划分，底面按50×5网格等面积划分（锥面与底面划分后面元面积不同）；目标表面材料密度为1012kg/m3，比热容为2300J/(kg•K)，厚度为2mm，导热率0.6W/(m•K)；目标视为灰体，其表面材料的发射率为常量0.85，吸收率为常量0.7；目标自旋速度为 1.5周/s；各辐射源方向如图3所示；目标射程4500km，抛物线轨道，中段飞行高度为
100km~1400km；中段时间共1200s，其中0s~600s为阴影区，600s~1200s为日照区；目标表面初始温度为300K，仿真步长t为0.01s。

仿真计算了目标在。

红外辐射数值计算概论

第三十二页，本课件共有62页
1.2 热辐射传递控制方程的分类
e. 已知光谱辐射强度，求参与性介质温度场的辐射反问题。因为光谱辐射强度反映了沿程各点介质温度的综合效应。
第三十三页，本课件共有62页
1.2 热辐射传递控制方程的分类
第三类：控制方程为积分──微分方程
a. 温度分布未知时参与性介质的辐射传热。由于辐射强度与介质的温度分布有关，且衰减系数也是温度的函数，因此须将辐射传递方程与能量方程联立求解。
b. 被透明介质隔开有效辐射均匀、非漫射面间的辐射传热。由于辐射特性与方向有关，需对立体角细分再积分。
第三十一页，本课件共有62页
1.2 热辐射传递控制方程的分类
c. 已知温度场时吸收、散射性介质的辐射传热。由于吸收、散射的沿程性和方向性，需积分。
d. 已知微粒群光谱衰减系数，求非均匀系微粒群粒径分布的辐射反问题。因为光谱衰减系数反映了大小不同的微粒对射线衰减的综合效应。
第六页，本课件共有62页
1.1 计算热辐射学的特点
近二十年来，已出版了许多涉及热辐射特性与传输的专著和教材[5-22]，但一般不包括或包[5括] B少oh量re的n C热.F辐.，射H数uf值fm计an算D.内R.容，A。bsorption and
scattering of light by small particles，New York：John Wiley ＆ Son，Inc.，1983
式中： h是比焓，是k 导热系数；是S 容h 积发
热率。
第二十二页，本课件共有62页
1.1 计算热辐射学的特点
但是，通用微分方程不能表示热辐射传输的控制方程。
第二十三页，本课件共有62页

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

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

射特性变化情况和空间分布情况。最后，析了外部辐射环境和目标材料特性对目标红外辐射特性的影响，中分为段预警探测提供了参考。关键词：弹道中段目标；度场；红外辐射特性；双向反射分布函数温中图分类号：Ｖ１．４１８文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３８２１）９２１－８００１２（０００－２００
ＣｈｒｃｅｉｔｃｆＭｉｃｕｒｅＢａｌｓｉｒｅａａｔｒｓｉｓｏｄｏｓｌｉｔｃＴａｇｔ
ＳＨＥＮｅｔｏ，ＺＨＵｎ－ｉｎＷｎ—ａＤｉｇｑａｇ，ＣＡＩＧｕ — ｉｏｏｂａ
（ｃｏｌｆｓｏａｔｓｅｎｎｖｒｔｏｅｏａｔｓｎｓｎｕｉｓＢｉｎ０１１ｈｎ）Ｓｈｏｔｎｕｉ，ＢｉｇＵｉｓｙｆｒｎｕｉｄＡｔａｔ，ｅｉｇ１０９，ＣｉａｏＡｒｃｊｅｉＡｃａｏｒｃｊ
ｄｔｔｎｅｔｙｈｌｉｏｉｏｅｅｎｔｅｕ，ｈａｔａｄｔｒｅａａｕａｄｔｇｔｈｂｅｔｅｆｈｅｃａｄｉｎｉ．ＴｅｒａｖｐｓｉｂｔｅｎｔｅｒｎｅｔｇｔｒｃｌｌｔｅｔｏｊｃｖｓｅｅｄｆｅｔｅｔｎｗｈＳｅｈｈａｅｃｅｏｅｉｏｔ
ＤＯ：１．８３ｊｉｎ１０ —３８２１．９０３Ｉ０３７／．ｓ．００１２．０００．２ｓ
ＣａｃｌｔｏｆＴｅｐｒｔｒｅｄａｄＩｆａｅｄａｉｎｌｕａｉｎｏｍｅａｕｅＦｉｌｎｎｒｒｄＲａｉｔｏ
ｔｅＳｎａｄｔｅＥｒｈｕｎｈａｔｈ，ａｄｔｅｃａｇｓａｄｓａｉｌｉｔｂｔｎｏｐｉａｒｐｒｅｆｉｅｅｔｙｅｆｄｏｒｅｔｒｅｓｎｈｈｎｅｎｐｔｓｒｕｉｆｔｌｐｏｅｉｓｏｆｒｎｐｓｏｃｕｓａｇｔａｄｉｏｏｃｔｄｆｔｍｉａｅｃｌｕａｅｎｃｍｂｎｔｎｗｉｈｉｏｎｉｆｒｄｒｄａｉｎｒａｃｌｔｄｉｏｉａｉｔｔｅｒｗｎｒｅａｉｔ．Ａｎａｔｆｃｆｔｅｅｔｒａｒｄａｉｎｅｖｒｎｎｎｏｈａｏｄｌｓ，ｅｆｔｈｘｅｎｌａｉｔｎｉｍｅｔａｄｅｏｏｏ
ｔａｒｌｒｅｉｆｂｅｔｅｎｉｒｅａｉｉｈｒｃｒｔｓｏｅｔｇｔａｅｂｅｎｌｅ．ｈｍｔｉｏｒｅｏｏｊｉｓａｄｒａｏｃａａｔｉｉｆｈｒｅｈｖｅｎａａｚｄｅｅａｐｐｔｓｃｖｏｎｒｆｄｔｎｅｓｃｔａｙ
Ａｂｓｒｔ：ｅｉｆａｅａｉｔｎｏｄｏｒｅｂａｌｓｉａｇｔｓａｍｐｒａｔｐｏｅｙｆｒｔｅｅｒｙｗａｎｉｇｓｓｅｔｔａｃＴｈｎｒｒｄｒｄａｉｆｍｉｃｕｓｌｔｃｔｒｅｓｉｎｉｏｔｎｒｐｒｏｈａｌｒｎｙｔｍｏｏｉｔ
（京航空航天大学宇航学院，北京１０９）北０１１
摘
要：红外辐射特性是预警系统探测识别弹道中段目标的重要特征之一。通过计算飞行时目标与太阳、地
球的相对位置，确定目标的受外辐射照射状态。利用有限容积法计算锥形目标的三维温度场，采用双向反射分布函数（ＲＦ计算目标表面对太阳、ＢＤ）地球辐射的反射特性，并结合自身红外辐射，到了不同类型中段目标红外辐得
ａｆｃｅｘｅａａａｉｎ．Ａｎｔｏｕｍｅｍｅｈｄｉｓｄｔａｃｌｔｄｔｅｔｒｅ— ｍｅｉｎｌｔｍｐｅａｕｅｆｅｄｏｏｎ — ｆｅｔｄｂｙｅｔｍｌｒｄｉｔｏｉｆｉｅｖｌｔｏｓｕｅｏｃｌｕａｅｈｈｅｄｉｎｓｏａｅｒｔｒｌｆｃｅｉ
ｓａｅｒｅ，ｉｉｃｏａｒｆｃａｃｉｒｕｏｎｔｎ（ＲＦｏｇｔｈｆｃｖｒｅｔｓｆｍｔｅｒｄｔｎｏｈｐｄｔｇｔｂ— ｒｔｎｌｅｅｔｅｄｔｂｔｎｆｃｏＢＤ）ｔｅｔｅｒｅｔｅｐｏｒｅｏａｉｉｆａｓｄｅｉｌｎｓｉｉｕｉｅｉｌｐｉｒｈａｏ
第３卷第９期１
２１００年９月
宇
航
学
报
Ｖｏ．１３１
Ｎｏ９
．
ＪｕｎｌｏｔｏａｔｓｏｒａｆＡｓｒｎｕｉｃ
Ｓｐｅｅ２０ｅｔｍｂｒ０１
中段弹道目标的温度场与红外辐射特性计算
申文涛，朱定