基于区域实际大气的红外制导波段目标背景对比度变化特性数值计算

红外制导武器对目标的发现、识别和跟踪主要依据目标与背景的红外辐射特性及其对比特性，目标背景对比特性研究是红外制导武器研制过程中的必要环节。依据目标背景对比度定义，采用基于既定区域实际观测大气数据构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型计算的方式，探讨了红外波段实际大气目标背景对比度变化特征，及其与标准大气下的目标背景对比度差异。结果表明，影响目标背景对比度的主要因素为大气透过率，实际大气目标背景对比度与标准大气的存在一定偏差，偏差与季节和波段均有关，可直接影响到红外波段实际应用中的目标识别能力。     

大气气溶胶对激光制导探测作用距离影响的数值分析

针对大气气溶胶辐射传输衰减效应是影响1.06μm激光武器系统性能的重要因素,探讨了大气气溶胶对1.06μm激光探测作用距离的影响,构建了激光制导波段探测作用距离模型,并在此基础上进行激光探测作用距离的大气气溶胶影响数值仿真。试验表明,基于该模型计算的大气透过特性准确度基本符合国际公认理论分析值,对作用距离的评估结果与客观实际基本相符,对最大限度分析利用战场气象环境以确保武器作战性能的充分发挥具有重要价值,可为激光探测作用距离的气象环境影响后续发展奠定一定基础。     

海空背景下目标红外辐射特征分析

根据海空复杂背景下点目标的红外特征 ,提出了目标红外特征的一般计算方法 .根据不同的气象条件、不同海域背景 ,计算分析了环境对红外辐射两个大气窗口 ,即 3～ 5 μm和 8～ 12 μm双波段大气透过率的影响 ,并给出了相应结论     

地面热成像系统观察条件下目标能见度模型

本文在研究大气自我传输特性的基础上,对目标与背景的辐射传输特性进行了分析,提出了大气干扰辐射度,视辐射对比度和视辐射对比阈的概念,推导了地面热成像系统观察条件下的目标能见度模型公式,并通过实验初步验证了该能见度模型公式的可信性。     

临近空间平台探测导弹尾焰红外辐射算法研究

针对当前平均透过率计算方法在临近空间探测弹道导弹尾焰辐射衰减中的不足,建立了以波数η为参量的辐射传输算法;利用辐射传输程序Pc Modwin对大气中H2O,CO2,O3、气溶胶等因子的导弹尾焰红外辐射衰减能力进行了仿真,通过仿真数据并结合数学算法,采用多元统计分析的方法对结果进行分析。其结果与平均透过率方法相比具有较高的吻合度,同时该算法稳定性更高,计算过程更简单,实时性更好,具有很高的精度和可行性。     

典型飞机红外辐射特性及探测仿真研究

依据红外辐射的基本原理,针对隐身飞机的发动机尾焰、尾喷口和飞机蒙皮三大主要辐射源,建立了隐身飞机的红外辐射模型,提出了基于温度场分布的飞机红外辐射计算方法,并对某型飞机的红外隐身效果进行了仿真。根据红外探测器的工作原理,得到经大气传输和目标与背景对比后探测器接收到的有效目标信息,仿真计算了探测距离随波长的变化情况。研究结果对隐身飞机的设计以及红外制导防空导弹武器系统的设计和应用提供了重要的参考依据。     

基于HITRAN数据库坦克排烟热气红外辐射仿真

为了对坦克排烟热气的红外辐射特征进行分析,以坦克某一典型行驶工况为例,分析了不同高度和距离对穿透率的影响。基于最新版的HITRAN中的数据,针对算例给出的参数,利用高分辨率气体红外辐射计算模型计算得到了红外辐射特性。针对坦克某一工况下的排烟,利用高分辨率气体红外辐射计算方法对红外辐射特征进行了模拟计算,并进行了试验测试,最后对计算结果进行了比较。结果表明:大气的衰减作用主要是气体中的CO_2和H_2O分子的吸收作用造成的,在计算排烟热气的红外辐射特征时,需要考虑大气的衰减作用。相较于Curtis-Godson近似谱带模型法,采用高分辨率气体红外辐射计算模型能够更精确地得到光谱辐射亮度。     

坦克热烟气红外辐射特征数值分析

为了研究坦克热烟气红外辐射特征,针对某型坦克柴油机,利用GT-SUITE建立了仿真计算模型,通过后处理模块模拟得到了排烟管排出的主要辐射气体的摩尔分数。建立了一种能够快速计算热烟气流场和温度场分布的数值计算模型,得到了热烟气温度场和压力场分布结果。提出了一种基于Malkmus模型的非均匀气体光谱透过率的计算方法,得到了热烟气的光谱透过率。在此基础上建立了一种基于红外探测方向离散的热烟气红外辐射计算模型,模拟了某高空飞行器热烟气在2～5μm波带的相对红外辐射强度分布,并与试验数据进行了对比,验证了模型的可靠性。最后模拟计算了坦克热烟气在不同红外探测角度下的红外辐射特征,分析了在红外探测方向上造成红外辐射特征衰减的影响因素。     

大气辐射对热辐射对比度的影响

本文在分析大气中红外辐射传输规律的基础上,导出了大气自身辐射所形成的干扰辐射亮度对热工外辐射对比度的影响及其数字表达式,理论分析,推导表明此表达式是正确的,所述论点是建立热红外伪装定量评价模型的理论基础,同时也为模拟热红外图象提供了一条新的研究思路。     

MarkⅢ大气透射计的标定方法研究

MarkⅢ大气透射计用于测量红外干扰烟幕透过率时,为了保证测量结果的可靠性,需要首先对其进行标定．根据大气透射计的工作原理,介绍了仪器的标定方法．该方法采用目标辐射调制技术消除环境背景辐射等因素对测量结果的影响．引入修正系数,来修正实际目标测试时与标定时光谱辐射计所接收的辐射量的差别．     

平流层长航时气球上升过程超冷现象影响因素分析

平流层长航时气球超冷现象是指内部浮升气体温度低于外界大气温度,超冷会引起浮力损失进而阻碍气球上升过程。建立了长航时气球辐射、对流等热模型和上升过程动力学模型,仿真分析了初始净浮力、蒙皮热物性参数、放飞时间和放飞日期等因素对超冷现象的影响规律。研究结果表明,上升过程内外温差随初始净浮力增大而增大且变化显著,可见光吸收率和红外吸收率增大时,内外温差值总体上呈减小趋势;放飞时刻和放飞日期对超冷现象影响较小,但放飞时间不同,气球上升至设计驻空高度的时间差别较大。该结论可为平流层浮空器总体方案设计和放飞试验提供有益参考。     

草地的红外辐射计算及热像图仿真

草地地表的温度是仿真其红外热像图的关键,综合考虑太阳辐射、风速、大气温度和空气相对湿度等因素的影响,建立了草地地表的温度计算模型,利用C++语言编程计算出草地地表不同时刻的温度,从而求出红外辐射亮度,并进行红外热像图仿真,仿真结果表明:该模型和方法能够真实地生成草地地表的红外热图像,可广泛应用于红外场景仿真中。     

激光武器对红外导引头的软破坏研究

针对舰载激光武器破坏反舰导弹的问题,研究了激光对红外制导反舰导弹导引头的软破坏。以激光辐照红外探测器为例,建立了舰载激光武器对红外制导反舰导弹探测器的破坏模型,计算了1.06μm激光海上大气传输的大气透过率,进行了0.632μm激光辐照CCD成像系统的实验,估算了对远距离红外制导反舰导弹探测器实现有效破坏所需发射的激光能量,得出了一些有价值的数据和结论。     

液体火箭发动机尾喷焰红外辐射特性

对液体火箭尾部喷焰红外辐射特性进行了仿真计算。利用所扩展建立的液体火箭发动机尾喷焰红外辐射组分的谱带参数数据库和尾喷焰流场数值仿真结果对辐射传输方程进行了数值求解,得到不同观测条件下的光谱辐射亮度。通过与实测数据对比,表明计算方法可行,结果合理。     

气象探空火箭气温测量不确定度评估方法

在气象火箭测温修正模型基础上,通过误差分析理论,对温度修正及其不确定度评估方法进行研究。根据火箭探空仪在空中下落过程中大气密度变化规律,建立温度修正数学模型,推导得到温度修正公式。根据误差理论,分析影响温度修正的八项误差因素,并逐项给出温度修正误差表达式。以气象火箭实测数据为例,运用上述公式,对探空火箭温度反演不确定度进行分析计算。结果表明:温度反演不确定度在50~60 km较大,最大为3.6 K;40~50 km不确定度为0.3~0.9 K;40 km以下,不大于0.3 K。影响温度不确定度的因素主要是气动加热修正项、滞后效应修正项、结构热传导修正项和传感器对环境热辐射修正项。数据处理时采用参考大气或标准大气仅进行一次修正是不够的,需进行迭代修正,单次修正结果与迭代修正结果差异最大可达5.6 K。     

激光的大气传输问题研究

本文综合考虑了衍射效应、大气湍流、大气中分子和气溶胶粒子的吸收和散射以及非线性热畸变效应诸因素对激光大气传输的影响;分析了减小上述影响的方法,得到了激光波长、发射孔径、气候条件、发射角度等因素如何影响光束传输性能的有关结论。     

舰船雷达电波折射修正新方法研究

为了提高雷达精度,舰船雷达一般都进行电波折射误差修正.由于无法精确测量大气剖面,故舰船雷达的电波折射修正精度较低.文中提出了一种基于微波辐射计大气遥感的电波折射实时修正新方法,它不仅具有全天候、实时性、机动性等特点,而且可以直接测量出电波传播路径上的大气附加时延积分,从而直接给出距离误差修正量.经与常用的2种电波折射修正方法比较,证明它的精度较高.     

Impact of atmospheric turbulence on coherent beam combining for laser weapon systems

The performance of a laser weapon system based on coherent beam combining (CBC) depends on its propagation properties in the atmosphere. In this study, an analytical model based on partial coherent beam combining (PCBC) for assumed coherence coefficients between beams in a CBC lattice was developed. The Kolmogorov model of atmospheric turbulence and the Hufnagel-Valley model of Cn2 dependence on atmospheric parameters were implemented. Novel simplified metrics were proposed to assess the CBC performance. Several beam profiles (super-Gaussian, truncated Gaussian, etc.) and ge-ometries were analyzed in terms of maximal intensity in the far field. An approximate formula for PCBC efficiency dependent on the Fried radius was proposed. The results of CBC modeling were compared to those of the Gaussian beam propagation model in a turbulent atmosphere. The dependence of CBC performance on the Cn2 parameter, range, and elevation angle was analyzed. It could be concluded that the application of CBC for medium and long range propagation is impractical without an effective adaptive optics system.     

微波加热与远红外加热均匀性实验研究

本文用实验方法对微波加热陶瓷材料与远红外加热陶瓷材料进行了研究，结果表明前者的均匀性远远优于后者，用微波和远红外同时进行消毒杀菌实验，进一步证明了微波加热的均匀性更能使腔体内各部位达到消毒灭菌目的。