红外技术军事应用中的物理学原理分析

根据红外技术的物理学基础,重点分析了红外夜视、红外预警、红外制导、红外侦察和红外遥感技术在军事应用中的物理学原理,并对红外技术的发展趋势和前景进行了展望。     

碳氢化合物的红外光谱识别

碳氢化合物红外光谱特征吸收主要为甲基、亚甲基等结构基团的振动吸收,特征性不强,但C—C主链红外光谱振动吸收能表达不同碳氢化合物的分子结构特征。应用碳氢化合物红外光谱指纹区谱图形貌特征,建立了根据C—C主链红外光谱识别碳氢化合物的方法。研究结果表明,采用指纹区提供的特征信息能够实现对不同结构碳氢化合物的识别,准确率高达99%,优于采用碳氢化合物甲基、亚甲基等结构基团的红外光谱振动吸收信息获得的识别结果。     

面元法的红外制导图像边缘检测

红外图像通常存在着噪声大、目标和背景之间具有较小的灰度差、边缘较模糊的特点,使现有的方法不能有效地提取红外图像的边缘。而图像的表面积特征能较好地针对红外图像的这些特征提取出边缘,因此利用图像的表面积特征提出了一种实用的面元边缘检测法。在对图像灰度值变化情况进行分析的基础上,使用了一种十字面积计算公式以满足边缘检测的需要。通过噪声误差对面元法和梯度法计算结果的影响分别进行分析,发现面元法比梯度法的噪声抑制能力至少高两倍,而且在边缘处的噪声抑制能力更高。将面元法几种常用模板算子法的红外图像边缘检测结果进行实际对比后发现,所提出的面元法对红外图像的目标边缘检测能取得良好的结果。     

基于时间序无圈有向图的多准则优化成像调度

合理有效地利用遥感卫星资源获取更多高质量影像数据是卫星成像调度的重要工作。提出了一种新的成像调度解决方案。应用图论相关理论,建立卫星成像时间序无圈有向图模型,利用多项准则作为衡量标准对不同成像路径进行评价,提出时间序多准则最短路径算法求取优化成像路径。理论分析和实验表明,该解决方案可以在较短时间内获得多条pareto优化成像路径,具有良好的调度性能。     

基于时间反转声学理论的超声相控阵超分辨率成像方法

在超声相控阵检测领域,常规成像方法遵守瑞利准则,其成像分辨率受到波长限制。研究时间反转多信号分类(Time Reversal-MUltiple SIgnal Classification, TR-MUSIC)方法,在保持超声波工作频率不变且不影响系统探测深度的前提下,可提高成像分辨率,实现超分辨率成像。通过全矩阵采集方法获取被测对象的超声阵列数据;利用平面B扫描和TR-MUSIC方法处理数据,得到二维和三维超声图像;依据图像特征评估被测对象内部状况。实验选取加工不锈钢试块作为被测对象,搭建超声相控阵检测系统,在试块内部加工6个直径为1 mm、可视为点散射体的相邻贯通孔作为缺陷。实验表明,TR-MUSIC方法能够区分并定位这6个相邻点散射体,而平面B扫描方法则不能。因此,基于时间反转声学理论的TR-MUSIC方法可以提高成像分辨率,改善超声图像质量。     

Electronic warfare in the optical band: Main features,examples and selected measurement data

The paper presents the possibilities of, and methods for, acquiring, analysing and processing optical signals in order to recognise, identify and counteract threats on the contemporary battleground. The main ways electronic warfare is waged in the optical band of the electromagnetic wave spectrum have been formulated, including the acquisition of optical emitter signatures, as well as ultraviolet (UV) and thermal (IR) signatures. The physical parameters and values describing the emission of laser radiation are discussed, including their importance in terms of creating optical signatures. Moreover, it has been shown that in the transformation of optical signals into signatures, only their spectral and temporal parameters can be applied. This was confirmed in experimental part of the paper, which includes our own measurements of spectral and temporal emission characteristics for three types of binocular laser rangefinders. It has been further shown that through simple registration and quick analysis involving comparison of emission time parameters in the case of UV signatures in “solar-blind” band, various events can be identified quickly and faultlessly. The same is true for IR signatures, where the amplitudes of the recorded signal for several wavelengths are compared. This was confirmed experimentally for UV signatures by registering and then analyzing signals from several events during military exercises at a training ground, namely Rocket Propelled Grenade (RPG) launches and explosions after hitting targets, trinitrotoluene (TNT) explosions, firing armour-piercing, fin-stabilised, discarding sabots (APFSDS) or high explosive (HE) projectiles. The final section describes a proposed model database of emitters, created as a result of analysing and transforming the recorded signals into optical signatures.     

红外图像人脸识别方法

红外成像具有抗干扰性强、独立于可见光源、防伪装、防欺诈等优点,这使得红外图像人脸识别可在很大程度上弥补可见光人脸识别技术的缺陷和不足,是今后人脸识别研究的一个重要方向。在深入分析红外人脸图像特性的基础上,研究了红外图像人脸识别的特点,并提出了一种新的红外图像统计人脸识别方法。实验结果表明,这种识别方法不论从理论上还是从实验上都是可行的,具有良好的识别能力。     

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     

无铅汽油中烯烃、芳烃含量的分析

随着环境保护意识的加强,车用无铅汽油国家标准GB 17930-1999中对烯烃、芳烃含量提出了明确限值要求。相应分析方法是GB／T 11132-2002液体石油产品烃类测定法(荧光指示剂吸附法,FIA),该方法操作过程复杂,试验时间长,试验结果偏差大。为改进对汽油中烯烃、芳烃含量的测试方法,人们在这方面做了大量研究工作。对目前采用的快速、简便分析汽油中烯烃、芳烃含量的气相色谱和近红外光谱分析方法进行了评述。     

红外脉冲强光辐射产生技术研究

定向红外脉冲强光辐射技术是定向红外对抗中的关键技术,主要用来破坏敌方精确制导武器或C4I系统的红外传感器。本文进行了三种产生技术的研究,即爆炸激励惰性气体,多丝电爆激励惰性气体和多点同步爆燃药物。在同步爆燃产生技术的研究中,当有效载荷弹药为0.2kg时,在距离源50m处得到三个波段(1～3、3～5、8～12μm)的辐射强度为(2.00～3.55)×l05W／Sr,脉冲半高宽为约20ms的强红外辐射脉冲。