导弹主动段尾焰红外预警图像仿真技术

发布时间：2017-04-16 10:11

  本文关键词：导弹主动段尾焰红外预警图像仿真技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：导弹预警的首要任务是及时探测到来袭导弹，然后才有识别、跟踪和拦截。导弹发射时，预警卫星上的红外探测器探测到目标，，根据导弹尾焰在不同高度上形状和亮度的差异，可判断是否真有导弹发射及大体确定发射的是何种类型的导弹，并粗略测出导弹主动段的运动轨迹，及时的发出预警信号。根据导弹熄火点的位置和速度信息，进而可以计算导弹飞行中段的轨迹，为地面的导弹拦截系统提供相对充分的时间。 导弹尾焰产生的红外辐射特征是预警卫星探测、识别的主要依据，导弹在助推段的红外辐射主要来自其尾焰，而其飞行的背景主要是云层。本论文从弹道导弹尾焰的特性进行研究入手，对导弹尾焰性质进行了详细的分析，描述了弹道导弹尾焰气流结构随着导弹速度、飞行高度、周围大气密度等的改变而产生的相应的变化。基于工程建模的需要，对导弹尾焰建立了三维的仿真图像，模拟了导弹尾焰的几何与温度场特性，经过空间与像面的各个坐标系的转换，将三维的仿真图像投射到相机焦面上，在不考虑大气背景影响和大气传输衰减的情况下，生成理想情况下的二维仿真图像，为下一步目标的识别和探测等工作做好前期准备。 建立尾焰的仿真图像后，详细描述了各个坐标系以及坐标系间的转换，用局部坐标系及全局坐标系来表征导弹尾焰及星载相机的位置和姿态，计算得出各坐标系间相互转换的数学模型，通过Matlab软件编程实现坐标变换的过程，将三维的仿真图像投影到相机焦面，生成理想情况下的二维仿真图像，得到二维仿真图像的点坐标数据和仿真效果图。 导弹尾焰红外辐射在大气中传输时，结合导弹尾焰的温度特性，计算了红外辐射传输在大气中传输时所引起的能量衰减，以及最后辐射传输到相机入瞳处的能量值。通过计算星载相机相距导弹尾焰不同的观测距离时，得到入瞳处不同的能量值，为尾焰图像的分析提供了数据支持。另外分析了成像链路，各系统的传递函数以及探测器噪声对成像质量的影响，使得整个仿真过程更加准确和真实。
【关键词】：导弹尾焰 成像仿真 坐标变换 红外辐射 成像链路
【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】：2013
【分类号】：TJ861;TN215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 国内外综述9-12
• 1.2.1 天基红外预警9-11
• 1.2.2 导弹尾焰特性研究11-12
• 1.2.3 光学载荷成像链路仿真12
• 1.3 本文主要研究内容12-15
• 第2章 导弹主动段尾焰特性建模15-23
• 2.1 导弹尾焰特性15-17
• 2.2 尾焰几何特性建模17-19
• 2.3 尾焰温度场特性建模19-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 导弹主动段尾焰几何成像定位模型23-55
• 3.1 主要坐标系间的变换关系23-29
• 3.1.1 导弹尾焰的位置与姿态坐标系24-26
• 3.1.2 相机的位置与姿态坐标系26-29
• 3.2 空间物点与像点的坐标变换29-38
• 3.2.1 空间物点到地球固连坐标系的转换31-33
• 3.2.2 地球固连坐标系到像点的转换33-38
• 3.3 理想仿真图像生成38-53
• 3.3.1 仿真数据的输入输出与可视化39-53
• 3.3.2 仿真分析53
• 3.4 本章小结53-55
• 第4章 红外辐射传输计算与成像链路分析55-68
• 4.1 导弹主动段尾焰红外辐射特性55-58
• 4.1.1 普朗克定律55-56
• 4.1.2 尾焰温度特性工程建模56-58
• 4.2 红外辐射的大气传输计算模型58-61
• 4.2.1 大气特性概述58
• 4.2.2 大气衰减计算模型58-59
• 4.2.3 辐射传输计算59-61
• 4.3 灰度量化61
• 4.4 仿真图像成像链路分析61-66
• 4.4.1 仿真链路调制传递函数61-64
• 4.4.2 探测器噪声模型64-66
• 4.5 本章小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75-76

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1 ;以激光跟踪导弹尾焰[J];激光与光电子学进展;1994年12期

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9 宗靖国;张建奇;刘德连;;隐身飞机尾焰的红外辐射特性[J];光子学报;2011年02期

10 布向伟;朱学昌;;火箭发动机尾焰红外辐射特性的数值模拟[J];导弹与航天运载技术;2011年02期

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1 万敏;冷杰;杨锐;路大举;黄志伟;;尾焰红外辐射的光谱特性及空间分布特性的计算[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年

2 李雪光;安敏建;刘倬民;;固体火箭尾焰对测控系统干扰的原因探析[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

3 胡杰;谢剑薇;王明印;;基于粒子系统及OpenGL的三维火箭尾焰模拟[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

4 曾庆海;方蜀州;;固体发动机尾焰二维温度场测试研究[A];中国宇航学会2005年固体火箭推进第22届年会论文集（发动机分册）[C];2005年

5 冉琼;迟耀斌;王智勇;;基于多元综合辐射控制提高星载相机图像质量[A];第八届成像光谱技术与应用研讨会暨交叉学科论坛文集[C];2010年

6 杨凯;徐贲;;光量子效应光电侦察新技术研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

7 关有光;傅淑珍;高学燕;周山;周殿华;;战术导弹尾焰红外辐射模拟技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2001）[C];2001年

8 于天河;康为民;李延彬;戴景民;;紫外成像导弹告警探测器有效性的研究[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年

9 樊玉富;刘锦华;薛长生;段俊斌;;瞬态温度计算机测试系统设计[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（上）[C];2001年

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1 海洋　特约记者 向勇;某新型导弹首次实射两发两中[N];解放军报;2011年

2 闰玉双;为什么舰艇发射导弹不伤身？[N];中国国防报;2003年

3 蔡年迟邋　姜毅　赵东　本报记者 张强;极目海天[N];科技日报;2007年

4 纪保成 刘晓勇;落弹区“黑玫瑰”[N];中国国防报;2009年

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