基于多光谱的整流罩气动热干扰抑制技术研究

发布时间：2020-03-26 06:50

【摘要】：飞行器整流罩具有保护光学系统、修正入射光线以及减少空气阻力的作用。但是飞行器在高空中高速飞行时,由于整流罩与大气存在摩擦现象,使得其温度迅速升高,对红外探测成像系统产生辐射影响,即产生了气动热辐射效应,增加图像红外热噪声,减小图像信噪比,使得成像质量降低,目标细节信息丢失。针对问题,本文重点分析研究了红外图像热噪声降噪问题,结合多光谱信息,构建了一个新的红外热噪声抑制算法,实现降低红外图像噪声、提高图像信噪比、提升红外探测系统成像质量的目的。在一定程度上减少目标探测时间,提高作用距离和识别精度,为后续锁定目标、躲避干扰等工作争取更多的时间。论文的主要研究工作如下:1)针对飞行器整流罩产生的气动热效应进行理论分析,根据流体热力学相关导热传热基本理论基础,运用MATLAB软件里有限元法对整流罩加以分割,构建它同气体摩擦出现的温度场的物理模型,仿真获得整流罩的温度场分布情况。2)根据红外辐射理论基础,利用TracePro模拟软件对整流罩自身红外热辐射进行模拟研究,利用蒙特卡洛方法模拟辐射路径,利用已获得整流罩温度场分布,求出具体的整流罩本身红外热辐射分布,计算通过光学系统后红外辐射在探测器上的辐射照度。3)基于红外弱小目标的红外辐射特性,设计一个多光谱滤波的成像系统结构,利用滤波片进行多光谱信息获取,建立目标、背景和噪声的多光谱数据立方,借助多光谱红外辐射测温原理,把多光谱特征引至新的热噪声抑制数学模型,借助反向蒙特卡洛方法对红外辐射展开反向光线追迹,追踪噪声像素所对应的整流罩位置,建立起新的热噪声去除算法。运用MATLAB软件构建数学物理模型,获得抑制整流罩气动热辐射效果噪声之后的红外图像仿真图。由整流罩气动热效应对红外图像影响的仿真结果与由新算法降噪后的仿真图像结果比对能够发现,本文研究的基于多光谱信息的气动热噪声抑制新算法是可行的,可以实现降低图像热噪声、提升红外图像信噪比,在一定程度上可以去除热红外辐射干扰、提高红外成像质量。
【图文】：

对比图,气动热,整流罩,场景

图 1.1 有无整流罩气动热辐射的场景对比图通常研究气动加热效应有三种手段：飞行试验、风洞试验和理论计算。飞行试验费用非常高，因此飞行频率次数相当有限，所以试验结果相当少，而且测试设备可能会出现不可预料的试验偏差，难以得到整体而精准的结果。因为技术状况的局限，风洞测验难以模拟实际飞行现状，难以得到精准的气动信息，比如说飞行器的雷诺数、阻力系数、焓值、重压以及实际空气效果等，因此风洞试验存在很大的局限性。所以计算机协助研究的理论运算就显得非常关键了，外国气动加热运算手段重点是工程手段、数值手段以及数值手段同工程手段相联系的运算手段。数值运算手段运用非常普遍，它借助求解 N-S 方程以及类似方式来运算气动热[3]。在我们国家，北京航空航天学院吕建伟等学者把气动增热现状下的飞行器蒙皮作为主体，构建起红外辐射特征运算理论模型[4]，非常全面地思考了基于蒙皮的气动增热温度效果，运用反向蒙特卡洛法和表层多重遮掩算法，研究了在空间特殊角度上，飞行器表层在长波波段范围的辐射特征。其分析结论显示飞行器的马赫数影响其红外辐射特征，马赫数越大，产生的红外辐射量越大。超声速飞行的气动增热效应对飞行器的红外辐射特征的影响最大，缩减蒙皮表层辐射发射率，能够有效降低红外辐射强

对比图,原图,对比图,图像

长春理工大学硕士论文算法，，该算法可根据要求对图像不同区域层次设计不同增晰[9]。，张基宏等研究者分析了图像边界检测的范围比对度模糊强糊散布把空间域的灰度图像转换成匹配的广义隶属度。结界速率快、实效好[10]。，李弼程研究者研究多层面模糊强化算法并简化算法，使其可多层面模糊强化算法运用在图像边缘摄取里，得到优于单，王明照等研究者分析根据广义角度糊集合的多级图像强化模糊强化手段的不足，进一步减小噪声，提升图像比对度
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V41;TJ760;TP391.41

【参考文献】