导弹目标短波红外探测模型研究_论文


第 37 卷,增刊 Vol.37 Supplement 红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering 2008 年 6 月 Jun. 2008 导弹目标短波红外探测模型研究 谭碧涛 1,2,3 ,陈力子 3,贺 玉 3 ,张 新1 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033;2.中国科学院研究生院,北京 100039; 3.新疆乌鲁木齐 21 号信箱 189 分箱,新疆 乌鲁木齐 841700) 摘要:随着红外技术的发展,导弹红外探测技术的研究及应用进度也在加快。基于导弹目标的 辐射特性,对其短波红外探测技术进行了研究,给出了导弹目标在短波波段的辐射模型以及从信噪 比出发的探测模型;针对某特定红外热成像系统进行了短波红外探测的计算机仿真,仿真结果验证 了探测模型的正确性。 关键词:红外辐射; 中图分类号:TN219 短波; 探测; 仿真 文章编号:1007-2276(2008)增( 红外) -0405-04 文献标识码:A I nfr ar ed detecting model of the missile tar get TAN Bi-tao1,2,3 , CHEN Li-zi3, HE Yu3 , ZHANG Xin1 (1. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of S ciences, Changchun 130033, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Bei jing 100039, China; 3. Urumchi Xi nji ang 21 mail box 189 Sep code, Urumchi 841700, China) Abst r act : With the fast developi ng of the infrared technology, the study schedule of the missile infrared detecting technology also gained faster development. Based on t he infrared characteristic of the missile target in the air, the infrared detecting of t he target is studied, and the radiation model and detecting model with signal-to-noise are presented. At last, all the models are simulated by the computer through MatLab language, the simulation result validates that the detecting model is correct. Key wor ds: Infrared radiation; Shortwave; Detecting; Simulation 0 引 言 由于导弹飞行速度快、 打击距离远、 雷达反射截 面积小,雷达探测跟踪起来十分困难。近年来,随着 红外技术的迅猛发展, 导弹红外探测技术的研究进度 也在进一步加快。 导弹目标红外特征源一般是由反射 地球光,反射天空光,表皮热辐射,热部分的辐射和 燃气流的辐射合成,为此, 要实现对导弹目标红外辐 射特性的比较深入分析研究, 必须综合考虑其红外特 征源。 文中针对空中导弹目标的短波红外探测进行了 重点研究,给出了探测模型,并进行了计算机仿真。 红外热成像技术实质上是一种波长转换技术, 即 把红外辐射转换为可见光的技术, 利用景物本身各部 分辐射的差异获得图像的细节。对于不同的目标,其 红外辐射特征往往不同, 目标的红外辐射特征是红外 系统对目标进行探测的关键依据。 由于热成像技术具 有多种优点,其在战略予警、 战术报警、 侦察、 观瞄、 导航、制导、遥感、气象、医学和科学研究等军事和 民用的许多领域中得到广泛应用 。 [1] 收稿日期:2008-03-31 作者简介:谭碧涛(198 3 -) ,男,江西丰城人,硕士生,主要从事光电跟踪测量技术研究。Emai l:tanbitao2001 @y ahoo.com.cn 406 红外与激光工程:红外成像系统仿真、测试与评价技术 第 37 卷 1.3 辐射强度模型 (1)尾向辐射 导弹的尾向热辐射主要来自尾喷管和排除的气 1 探测模型 导弹在稠密大气层的飞行过程中, 由于剧烈的气 流,具体随导弹的类型来决定。已知温度,则其辐射 强度为 [1] : 动加热效应,蒙皮温度会快速上升,在短波红外波段 具有较强的灰体辐射 [2-3]。 1.1 气动加热模型 气动加热效应引起的蒙皮温度变化可利用如下 的经验公式进行计算 [4]: Ir = εσ 4 A T π [ z(x2 ) z( x1 ) ] (4) 式中: 为喷气管的温度; 为尾喷管端面面积;ε T A 为 辐射发射率, 令其为 0.9; 为斯蒂芬-玻耳兹曼常数, σ 为 5.6 693×10-8 (W m- 2K -4 ) x1 = λ/ λ ; 2 = λ/ λ ; ; x 1 m 2 m T = Ta {1 + k[(γ 1) /2]Ma 2} (1) λ = 2 898 / T ; z(x1 ) 、 z(x2 ) 可通过查表获得。 m (2)侧向辐射 由于导弹飞行过程中与大气产生摩擦, 蒙皮升温 产生热辐射,其辐射强度可以根据公式(4)进行计 算。目标反射太阳的辐射强度 I f 也需要考虑,设导 弹

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