海洋背景下舰船目标的红外成像特征研究

发布时间：2021-08-17 01:12

　　随着红外技术的高速发展,越来越多的国家关注作战目标的红外成像特征,尤其是海面舰船的红外成像特征。利用天基红外探测器观测海洋背景下的舰船目标,获取舰船的红外成像数据,既能够为舰船的定位与识别提供特征参数,又能够为天基探测器的设计与研制提供理论依据,在军事和民用领域中具有科学的研究价值和广泛的应用前景。本文针对舰船目标的红外成像过程,基于全链路红外辐射传输理论,综合考虑海洋背景辐射、大气辐射传输衰减、探测器成像效应对舰船目标红外成像的影响,利用计算机图形渲染技术,实现了天基探测平台下舰船目标的红外成像仿真,分析了不同探测器参数及环境干扰对舰船目标红外成像特征的影响,具体开展的研究工作如下:（1）天基探测场景的全链路红外辐射建模。首先,结合天基探测场景的探测剖面说明各要素的空间位置关系和红外辐射关系;然后,基于天基探测平台的仿真需求,对大规模海面和舰船进行针对性的几何建模;最后,基于全链路红外辐射传输理论,建立海洋背景、舰船目标的自身辐射以及对外界环境的反射辐射模型,考虑大气透过率和大气路径热辐射对目标与背景辐射能量的衰减作用,分析探测器对红外辐射的光电转换过程,完成天基探测场景的全链路红外... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同海况条件下的海面高度分布图

17(a) 舰船整体模型 (b) 舰船局部模型图2.4 舰船几何模型示意图2.4 本章小结本章首先介绍天基探测场景中各要素之间的空间位置和辐射关系，分析探测器接收到的红外辐射能量；其次介绍天基探测场景中海洋背景的几何建模方法，基于Phillips 海浪谱结合快速傅里叶变换完成对海洋背景的网格建模，生成符合海况要求的海面高度分布场；最后针对天基探测器的特性，使用 3ds Max 软件有针对性地对舰船目标进行几何建模。本章的工作为后续目标和背景的红外辐射计算和天基探测平台的开发提供建模基础。

31(a) 反射率分布图 (b) 反射率俯视图图3.10 海面反射率分布示意图由图 3.10 可知，当光线以天顶角为45 ，方位角为90 的方向入射到粗糙海面时，其反射光线的能量主要集中在反射天顶角为30 60 ，方位角为255 285 的方向范围内。如果探测器在反射光线所处的区域内，主要成像为波光粼粼的海面，在反射最强的区域将出现海面亮带，汇聚反射能量。3.1.2 海面本征红外辐射计算海面的本征红外辐射时，可以把海面假设为灰体进行计算，由普朗克公式可得[46]：2215 /( ) 5/( )2 1 1e 1 1Bbb hc K T c Thc cMe (3-29)式中：bbM 为黑体的光谱辐射出射度


本文编号：3346756