海面背景下舰船目标红外辐射特性研究

发布时间：2017-05-23 10:21

  本文关键词：海面背景下舰船目标红外辐射特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着红外探测与制导技术在军事领域的广泛应用,目标辐射特性的研究已成为国内外红外领域研究的重点问题。近年来,各国对领海主权问题高度重视,增强海上军事力量是维护国家利益的强大后盾。而舰船作为海上战场的主要工具已成为了重点研究对象。研究舰船红外辐射特性能够为其探测定位提供特征参数,同时也能为自身防护提供理论依据,凭借实际军事的强烈需求和广泛的应用背景,成为各国海军及国防部门的热点课题。本文以某型号的舰船为研究对象,对其红外辐射特性进行分析。首先根据几何尺寸和温度估算对舰船几何模型进行合理简化,并对其简化几何模型进行网格划分,然后分析其传热特点及规律,对内部传热进行简化并选择合理的边界条件与辐射模型,通过数值计算得到舰船表面的温度场分布。计算结果表明航行过程中的舰船主要高温红外辐射源为烟囱排烟出口、动力舱部位及相控阵雷达表面,其中最高温度出现在烟囱排烟出口,约为450 K。在计算温度分布的基础上,采用蒙特卡罗射线踪迹法计算并获得了舰船在不同探测方向的辐射特性。得到了日照时间,航行方向和探测波段等多种重要参量对舰船辐射特性的影响。此外,舰船作为海洋特定环境下的目标,不能脱离背景而独立存在,因此需建立合适的海面模型来分析舰船在海面背景下的红外辐射特性。本文利用Cox-Munk粗糙海面模型和遮蔽函数,并结合蒙特卡洛方法计算粗糙海面反射特性。分析海面辐射的组成部分,结合粗糙海面双向反射分布函数计算并得到了不同入射角,不同风速以及不同红外波段下海面辐射亮度随探测角度的变化规律,计算结果与实测结果比较,其误差小于15%。红外热像可以直观且定性地判别舰船目标的特征部位、分析舰船与海面的对比特征。本文考虑大气传输的衰减作用,根据坐标变换及投影法则分别模拟海面背景和舰船目标的红外热像,并将舰船与海面的红外热像进行融合,分析探测高度及探测角度对海面背景下舰船目标红外特征的影响。分析结果表明,由于大气衰减的影响,随着探测高度的增加,舰船最高辐射亮度减小。对于不同探测天顶角,垂直方向为最佳探测角度。
【关键词】：舰船目标 辐射特性 粗糙海面 红外热像
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.70;TN215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 目标辐射特性10-13
• 1.2.2 背景辐射特性13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 舰船目标温度分布模拟16-32
• 2.1 引言16
• 2.2 舰船传热模型建立16-21
• 2.2.1 舰船能量守恒方程16-17
• 2.2.2 舰船边界条件17-19
• 2.2.3 舰船计算模型19-21
• 2.3 舰船温度分布模拟21-30
• 2.3.1 几何模型建立与简化21-23
• 2.3.2 模拟参数的选择23-25
• 2.3.3 模拟结果分析25-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 舰船目标辐射特性分析32-43
• 3.1 引言32
• 3.2 舰船表面红外辐射32-33
• 3.3 蒙特卡洛射线踪迹法模拟舰船辐射特性33-38
• 3.3.1 舰船数据前期处理33-34
• 3.3.2 光线漫射方向概率模型的应用34-35
• 3.3.3 定积分计算与坐标转化35-37
• 3.3.4 模拟过程37-38
• 3.4 模拟结果分析38-42
• 3.4.1 时间对舰船辐射特性的影响38-40
• 3.4.2 航行方向对舰船辐射特性的影响40-41
• 3.4.3 探测波段对舰船辐射特性的影响41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 海面辐射特性分析43-62
• 4.1 引言43
• 4.2 粗糙海面模型建立43-55
• 4.2.1 双向反射分布函数43-44
• 4.2.2 Cox-Munk粗糙海面模型44-47
• 4.2.3 Monte Carlo法计算粗糙海面双向反射分布函数47-49
• 4.2.4 计算结果与分析49-55
• 4.3 海面辐射计算模型55-60
• 4.3.1 海面发射率计算55-57
• 4.3.2 海面辐射亮度计算57-58
• 4.3.3 计算结果与分析58-60
• 4.4 本章小节60-62
• 第5章 舰船与海面红外热像融合仿真62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 舰船与海面红外热像模拟过程62-70
• 5.2.1 大气传输模型62-63
• 5.2.2 海面背景红外热像仿真63-64
• 5.2.3 舰船目标红外热像仿真64-67
• 5.2.4 仿真模拟结果分析67-70
• 5.3 舰船目标与海面背景红外热像融合70-74
• 5.3.1 探测高度对融合图像的影响70-72
• 5.3.2 探测角度对融合图像的影响72-74
• 5.4 本章小节74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：387660