气动光学效应内涵及其对成像探测的影响机理北大核心

带有红外成像探测系统的飞行器在大气层内高速飞行时,光学头罩与大气层之间发生剧烈的相互作用,产生气动光学效应。该效应将引起像偏移、像模糊、像抖动,使得红外成像探测系统对目标的成像探测威力下降、探测精度降低。研究了高速动平台下气动光学效应的内涵及其对红外成像探测系统探测威力、探测精度的影响机理,对典型飞行状态下产生的气动光学效应进行了数学仿真计算,得到了仿真计算结果,并对仿真结果进行了分析。     

气动光学窗口热辐射效应建模研究

飞行器在大气层内高速飞行时产生严重的气动光学效应,光学窗口因气动加热,温度急剧升高,产生强烈的红外辐射,形成辐射干扰,导致红外探测器产生非均匀辐射背景,严重影响成像质量,降低接收系统的信噪比和探测距离。主要研究窗口热辐射效应,使用有限元分析法,将光学窗口划分成规则网格,计算每个网格的辐射能,运用光线追迹法,得到像面上的辐射分布及像元上的辐通量。最后利用所建立的模型对均匀温度和存在温度梯度的窗口进行了仿真。     

气动光学数字图像校正工程应用方法探索

针对气动光学数字图像校正在工程应用方面的问题,对高速导弹末制导过程中气动光学效应条件下时间序列失真图像校正算法模型进行梳理,分析了现有校正算法工程应用中存在的问题,提出了更为注重建立先验知识的数字图像校正的工程应用方法.在此基础上以窗口传输效应为例,建立了能满足工程应用适用性和实时性要求的窗口传输效应校正模型,并进行了数学仿真,给出了像偏移校正仿真结果,探索了气动光学数字图像校正工程应用方法.     

稠密大气中高超声速导引头红外成像面临的机遇、挑战与对策

高超声速飞行器的发展将给世界军事变革带来重大影响,进而形成全球军事强国新的空天对抗焦点。在此背景下,高超声速武器与集光、机、电为一体的红外成像制导技术的结合,将形成各种远程高超声速红外成像制导的精确打击武器,实现飞得快而且打得准,进而更加充分地发挥高超声速武器的威力。但是,稠密大气中高超声速导引头红外成像面临着较为严重的气动光学效应,严重制约了红外成像制导技术在高超声速武器中的应用。重点分析了红外成像制导技术在高超声速武器精确打击中的应用前景,指出了该技术发展可能遇到的主要技术难点,提出了一些可供参考的解决方法。     

舰载红外警戒系统工作原理的红外成像模拟

舰载红外警戒系统能有效探测反舰导弹和超低空飞行的飞机,但是在平时训练和装备定型验证时存在困难。分析了红外成像模拟的原理,对海战场主要辐射源进行了研究,通过建立虚拟海战场,计算辐射源的辐射强度,实现了对舰载红外警戒系统红外成像的模拟。实验表明,仿真效果逼真,可以满足部队实际训练的需要。     

天基红外预警探测系统仿真模型的构建

本文讨论了天基红外预警探测系统计算机仿真的方法 ,从统计学的角度建立了描述天基红外预警探测系统工作效能的数学模型 ,并给出了在特定的想定条件下对目标探测跟踪的仿真实现。     

有源、无源联合探测系统综合性能分析

根据无源探测系统与有源雷达组成的联合探测系统,给出了一种有源、无源联合探测系统的探测模型,定性、定量的仿真分析了不同布站方法时,系统的探测精度、探测模糊区分布问题,得出了联合探测系统的最优布站方法;与无源探测系统相比较,联合探测系统提高了系统探测精度,改善了探测模糊区.仿真结果可为工程实践中雷达组网的优化部署提供理论依据.     

收/发异地配置雷达探测系统探测精度

介绍了收/发异地配置探测系统的同时提出了需要解决的时间、载波和空间同步问题,同步问题解决的好坏将直接影响着系统的探测精度。然后通过建立探测精度数学模型和计算机仿真实现了对收/发双站异地配置雷达探测系统的探测精度的分析,为进行异地配置无源探测系统的研究奠定了基础。     

军用红外目标探测的特点、发展和应用前景

论述了中波红外探测器和长波红外探测器的特点、发展以及ＦＬＩＲ（前视红外雷达） 成像系统用于探测地面目标、ＩＲＳＴ（红外搜索和跟踪） 点源探测系统用于探测空中目标和红外成像导引头的应用前景、发展趋势。     

干扰条件下的雷达动态威力范围仿真方法

三维雷达探测威力范围仿真要求能够对雷达的电磁场景进行逼真的模拟,针对传统的雷达探测威力仿真方法不能动态显示的缺点,提出了一种基于STK仿真软件的动态可视化仿真方法。首先介绍了Matlab插件的功能及编程逻辑,然后分别对压制干扰条件下的雷达威力范围和干扰型无人机的飞行航迹进行了细致的数学建模,最后给出了动态可视化仿真的实现方法。该方法以STK为底层场景构建平台,通过Matlab插件在时域上采集雷达最大探测距离的边界数据,实现了动态的雷达三维探测威力范围的可视化。仿真结果表明,干扰机与目标雷达的距离越近压制效果越好,同时2部干扰机能够弥补单部干扰机进行干扰时的不足。仿真结果与理论分析具有一致性,验证了数学模型的正确性和仿真方法的有效性。     

海面监视红外热像仪光学系统分析设计

针对海面监视的需要,设计一型制冷型红外热像仪的光学系统,其探测能力要求为对500 t(大于10 m×10 m)以上海面舰船探测距离不小于23 km。首先确定红外探测器;然后通过探测距离分析计算确定其焦距值、变倍比、通光口径等参数;根据上述参数运用Zemax光学设计软件进行光学系统详细设计,并对其成像质量和像差进行分析。通过外场实验验证了其探测能力,证明了其设计的合理性。     

红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离分析

为了估算红外探测系统对某型隐身飞机的作用距离,首先构建该型飞机的简化模型,计算了飞机蒙皮、发动机尾喷口和尾焰等主要红外辐射源的中波红外辐射,然后在考虑辐射的大气衰减的基础上,推导出红外系统对点源目标的作用距离方程,并通过逐步逼近法求解该方程,最后通过算例求出不同气象条件、不同探测方向下的作用距离并对其进行分析。结果表明:红外探测系统探测隐身飞机时,能见度越高,其探测距离越远,并在尾追方向的探测距离大于迎头方向。     

水下航行体热尾流数值预报方法研究

研究了水下航行体红外隐身性等问题,提出了一种可对水下航行体热尾流进行数值预报的方法。在已建立了水下热尾流数学模型及海面热尾流红外辐射大气传输模型的基础上,采用几何投影的方法,确定机载红外成像器件焦平面上各个探测像元所对应的海面辐射区域,进而计算出探测器焦平面上每个探测像元所接收到的红外辐射能量,最后根据每个探测像元所接收到的红外辐射能量绘制伪彩色红外图像。按此方法在WindowXP平台上选用VC 6.0结合FLUENT及MODTRAN等专业软件,建立数据库,编写了仿真程序,可以对水下航行体的热尾流进行数值预报。     

红外系统探测巡航导弹的方法研究

从国外红外探测系统在巡航导弹探测以及应用方面的现状出发,分析了巡航导弹的红外特性和远距离条件下的成像特征,估算了红外探测系统对点目标作用距离。提出用并行差分滤波器去除背景,用逻辑与剔除噪声,用递归方法累积目标轨迹的算法。实验结果与分析表明基于差分基础上的逻辑与方法对速率>0.2像素/帧的目标具有较好的检测效果。     

含激波流场的光线追迹方法

高速流场中的激波会产生明显的气动光学效应,导致光线发生偏移、聚焦等。从理论上考察了在不同入射角条件下,光线经过激波后发生角偏移量与激波强度的关系;针对通过计算流体力学得到的激波流场,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的光线追迹的思想和方法,以提高追迹的精度;对所建立光线追迹方法的精度进行了考察。结果表明,所建立的光线追迹方法适用于激波流场的光线追迹,具有较高的精度。     

机载红外搜索跟踪系统探测性能评测标定

针对机载红外搜索跟踪系统(Infrared Search and Track,IRST)理论与实际战场探测能力之间的较大差异,提出了IRST系统探测性能评定的方法。对机载红外探测系统探测性能指标进行理论分析,选取探测点源目标的噪声等效辐照度作用距离模型进行分析改进;探讨作用距离与探测概率之间的关系;根据IRST系统工作方式,推导出系统物理扫描概率和目标发现概率计算公式;分析目标发现概率与系统作用距离以及载机速度之间的关系;搭建双余度反馈IRST系统探测概率测试平台,制定实验评测步骤,提出一种对探测系统性能进行评估的方法,该方法简单可靠。仿真实验结果表明,满足一定的探测概率下,系统作用距离极限可达到60km;通过半实物仿真平台的测试,实验结果较好地验证了所建模型的合理性。     

气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响北大核心

防空导弹制导精度的提高对气动参数的精确性提出了更高的要求。在导弹的方案论证阶段,针对数值计算气动参数的不确定度进行了分析,并利用区间分析法得出不确定度范围。建立导弹制导控制六自由度仿真模型,完成不同速度区间下气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响分析。根据对仿真结果的分析,给出了在制导精度约束下,数值计算气动参数精细化设计方案。     

气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响

防空导弹制导精度的提高对气动参数的精确性提出了更高的要求。在导弹的方案论证阶段,针对数值计算气动参数的不确定度进行了分析,并利用区间分析法得出不确定度范围。建立导弹制导控制六自由度仿真模型,完成不同速度区间下气动参数不确定度对防空导弹制导精度的影响分析。根据对仿真结果的分析,给出了在制导精度约束下,数值计算气动参数精细化设计方案。     

红外成像导引头抗干扰性能评估方法

给出了一种对地面复杂干扰环境的红外成像导引头抗干扰性能评估方法,分析了红外成像导引头所面临的干扰因素,结合实际战场情况对干扰环境的等级进行了划分,并详细设计了红外成像导引头抗干扰性能仿真测试方案。采用半实物仿真方法得到红外成像导引头在不同干扰环境下的实验数据,运用bayes估计的方法建立红外成像导引头抗干扰概率计算模型。结合某实物红外成像导引头开展抗干扰性能半实物仿真测试,实验结果验证了该方法的合理性和有效性。     

探测临近空间高声速目标的飞艇组网方法研究

为了提高对临近空间高声速目标的探测能力,探讨了一种飞艇红外组网探测系统的设计方法。提出了基于性能和基于效益的2种组网部署原则,设计了飞艇红外探测系统的组网量化指标,建立了飞艇组网系统部署模型,在此基础上设计了基于遗传算法的组网优化算法。仿真结果表明,该方法能够实现满足多种性能指标要求的飞艇红外组网探测系统的优化部署,为临近空间高超声速目标的探测提供了新的思路。