影响天基弱目标光学探测的典型虚警源仿真建模及分析

发布时间：2020-04-23 22:44

【摘要】：空中弱目标天基光学探测与识别技术是目前军事航天、国防安全等领域的重要发展方向之一。而对于天基光学观测视角下,探测场景复杂,其中不仅包含目标与背景,还可能存在高反射率云层、地面高温热源、空中闪电等多种虚警源,这将严重影响目标的检测识别概率。本文从天基光学探测原理出发,分析潜在的虚警源,并进行光学特性分析与建模仿真方法研究,可为探测载荷方案设计与检测识别算法研究提供支持。开展的具体研究内容为:(1)天基光学探测潜在虚警源分析。从天基光学探测原理及方案出发,分析天基光学观测视角下复杂场景中可能出现的潜在虚警源。结合过门限目标检测原理,通过分析典型空中目标和潜在虚警源在不同空间尺度、时间尺度、辐射尺度下的像元形态与辐射亮度差异,分别给出每种尺度下的主要虚警源。(2)高反射率云层红外辐射特性仿真模型建立。首先,从云层光学成像的物理机理出发,分析了光线的入射、吸收、散射等辐射能量传输过程;然后,建立云层粒子谱分布表征模型,结合米氏散射理论计算云层的光谱辐射特性参数;而后,建立云层的辐射特性计算模型,实现云层辐射能量的计算;最后,利用Dimond Square分形算法生成云层的外形结构,进而实现相应外形结构下的云层辐射亮度的计算,映射为图像灰度(DN)值,生成高反射率云层的红外仿真图像。(3)地面高温热源红外辐射特性仿真模型建立。首先,对真实地面高温热源遥感图像进行大气校正与辐射定标,获取热源的辐射亮度;然后,利用Kmeans算法识别高温像元,并基于物理成像机理,建立地面高温热源温度反演模型,实现热源的温度分布特性参数的反演;而后,计算不同仿真条件下热源像元的辐射亮度;最后,将像元辐射亮度值映射为图像DN值,生成地面高温热源的红外仿真图像。(4)空中闪电红外辐射特性仿真模型建立。首先,从闪电外形结构的自相似性出发,运用L-System算法对闪电的主干分支结构进行仿真;然后,根据真实闪电的LIS数据资料,分别对闪电中短波红外波段的辐射特性进行建模计算;而后,将闪电的外形结构与计算的辐射能量结合,形成初步的闪电红外仿真图像;最后,模拟闪电的光晕效果,将大气点扩散函数引入到闪电红外图像的仿真中,生成闪电红外仿真图像。
【图文】：

隐身飞行器

哈尔滨工业大学硕士学位论文第 1 章绪论1.1 课题的背景及研究目的与意义近年来，随着各国研制隐身飞行器技术的不断进步，，我国所面临的安全形势日益复杂，已经全面列装的 F-22，B-2 等隐身飞行器成为潜在的威胁。天基（包括临近空间）光学探测系统属于被动探测，具有探测距离远，成像精度高，隐蔽性强等优点，使得应用天基光学探测技术对隐身飞行器探测成为各国的研究热点而天基光学探测场景中不仅包含目标与背景，还包含高反射率云层、地面高温热源、冰川、闪电等潜在虚警，严重影响目标的检测概率。因此，如何降低虚警率成为准确、快速的对目标飞行器进行天基光学探测的重要组成部分。

风云四号

之外也可以利用分形思想实现闪电骨架结构的生成，这类方法算法、L-system 算法、元胞自动机模型等。其中应用最多的是-system 算法不仅能实现自相似分形结构的建模，同时也可以实。因此在分形仿真领域得到广泛的应用。电红外特性计算与图像仿真方法闪电辐射特性的研究国内外学者均做出过相关贡献：）国外的研究现状学者在进行闪电的红外辐射研究时，一般采用统计分析地球静 LIS（LightningImagingSensor）的数据，在此基础上对闪电的计算。LIS 闪电成像仪姿态稳定、分辨率相对较高，能够提供资料。20 世纪初，Walter 利用移动相机第一次拍摄到了闪电的，Takagi 设计了闪电成像 CCD 照相机。上个世纪 80 年代，NA探测光电设备搭载在 U-2 飞机上，得到了具有较高的空间解
【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】：2019
【分类号】：V52;TJ86;TP751;O439

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