临近空间飞行器红外探测距离估算-论文.pdf

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1、第21卷第6期电光与控制Vo1．21No．62014年6月ElectronicsOptics＆ControlJune2014doi：10．3969／j．issn．1671—637X．2014．06．005临近空间飞行器红外探测距离估算王航飞，张凯，闫杰(西北工业大学航天学院，西安710072)摘要：传统的红外探测距离模型主要用于地面目标的检测，载机飞行高度也比较低。在凝视型红外热探测器的基础上，对临近空间的大气环境进行了详细分析，建立了背景辐射模型。在此基础上提出了临近空间飞行器的红外探测距离模型，对红外波段适用范围进行了讨论。计算结果表明，在临近空间环境下，红外波段都有

2、较好的探测结果，在短波下探测时，背景辐射对其探测结果影响很大。关键词：临近空间飞行器；凝视型红外热探测器；探测距离模型；背景辐射中图分类号：V271．4；TN216文献标志码：A文章编号：1671—637X(2014)06—0024—04EstimatingtheInfraredDetectionDistanceofNearSpaceAerocraftWANGHang-fei．ZHANGKai．YANJie(CollegeofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstrac

3、t：Traditionalinfrareddetectiondistancemodelismainlyusedforgroundtargetdetection，andtheflyingheightofthecarrieraircraftisrelativelylow．Basedonanalysistostaringinfraredthermaldetectors，thenearspaceenvironmentwasstudiedandabackgroundradiationmodelwasestablished．Basedonwhich，aninfrareddetecti

4、ondistancemodelofnearspaceaerocraftwasproposed，andtheapplicationrangeofinfraredbandswasdiscussed．Theresultsshowthat：1)inthenearspaceenvironment，infraredbandhasbetterdetectionresults；and2)inthedetectionusingshortwave，thebackgroundradiationhasagreateffectonthedetectionresults．Keywords：nears

5、paceaerocraft；staringinfraredthermaldetector；detectiondistancemodel；backgroundradaton红外探测系统的不同探测距离模型，国外学者对临近O引言空间环境的应用研究得比较多，但是对于临近空间环临近空间飞行器一般是指运行在距离地面20～境下的红外探测研究得并不多。常见的建立红外探测100km高度之间，在临近空间中完成特定任务的飞行系统作用距离的方法有：基于信噪比检测基础的点源器。临近空间中目标的飞行速度快，雷达截面积小，使探测作用距离模型和基于对比度方法的探测距离用雷达探测很难发现目标，因此红外探测

6、技术成为主模型。基于对比度方法的探测距离模型主要考虑了要的探测方法。大气传输特性，并没有考虑探测器成像时的弥散效应、红外探测系统通过探测目标与背景的热辐射来识背景的辐射特性以及信噪比，探测误差比较大。基于别目标，具有智能化高、隐蔽性好、抗干扰能力强等优信噪比的探测作用距离模型考虑了背景与目标的对比点。对于红外成像探测系统来说，作用距离是一项关度，比较直观地分析和计算了探测距离。常见的基于键的战术技术指标。国内众多学者和研究人员对探测信噪比的探测距离方法有基于综合性能参数噪声等效距离的各项参数进行了深入而广泛的研究，并提出了温差(NETD)和基于噪声等效辐照度(NEFD)两

7、种。临近空间环境中具有较好的大气透过特性，在下收稿日期：2013一O8一O9修回日期：2013—08—28视探测条件下，背景为云层而不是地面。本文首先对基金项目：航空科学基金(20120153003)临近空间中的背景特性进行分析，建立了背景辐射模作者简介：王航飞(1988一)，男，河南宜阳人，硕士生，研究方向为红外图像处理、软件建模及仿真。型，然后结合红外探测系统成像时的弥散效应，根据信第6期王航飞等：临近空间飞行器红外探测距离估算25噪比的定义，提出了基于噪声等效温差的临近空间高云层中较高的是冰晶云，大约在10km高度处。因