中段弹道目标的温度场与红外辐射特性计算
战场环境传感信息的可视化研究
战场环境传感信息的可视化研究孙姜燕;王保平;贾建科【摘要】现代航空航天平台能装载多种特征的遥感传感器,把这些传感器装载到航空航天平台上进行试验,费用高,风险系数大,研制周期长,因此很有必要利用现代计算机仿真技术,对这些传感器的性能进行仿真研究.基于此提出了一种在建立战场传感信息基础上,利用雷达、红外传感器对战场环境进行可视化仿真的方法.并结合视景仿真软件Vega的雷达成像模块RadarWorks和红外成像模块SensorVision进行了合成孔径雷达成像和战场红外成像仿真.仿真结果表明了该方法的有效性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)015【总页数】5页(P6-10)【关键词】传感信息;SAR成像;红外成像;战场环境【作者】孙姜燕;王保平;贾建科【作者单位】西安外事学院,计算机中心,陕西,西安,710077;西北工业大学无人机特种技术国防重点实验室,陕西,西安,710072;陕西理工学院,陕西,汉中,723001【正文语种】中文【中图分类】TN95在现代战争中，高科技技术有着重要应用，如红外成像制导技术、合成孔径雷达成像技术、红外成像技术等在现代战争中发挥着重要作用。
自20世纪下半叶，基于雷达、红外、地磁、可见光等多传感器的传感信息的航空航天遥测遥感技术的快速发展，为现有的地理信息系统提出了新的要求，要求地理信息系统不仅携带地理位置、地貌特征数据，而且具有传感信息数据。
直接利用地面的传感信息进行遥测遥感研究和作战武器性能的实战演练研究，有许多不足之处：要耗费大量的资金和军用物资，研制周期长，安全性差，而且很难在实战演习条件下改变状态,因此有必要利用可视化仿真技术进行研究。
然而现阶段，国内外的虚拟战场环境仿真技术大多是对战场环境及作战过程的仿真，对利用传感信息进行战场环境的可视化仿真研究不多。
基于此，本文提出了一种利用传感信息对战场环境进行仿真研究的方法。
1 战场环境的传感信息航天航空平台能装载多种特征的遥感传感器，如雷达、可见光、红外、地磁等。
中段目标红外辐射特性及其控制方法
自适应控制技术
在实际应用中，红外辐射控制方法需要面对 复杂多变的环境和目标特性，因此可以进一 步引入自适应控制技术，使其能够根据环境 和目标特性的变化自适应调整控制策略，提
高控制方法的适应性和鲁棒性。
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02
中段目标红外辐射特 性的测量与建模
红外辐射测量原理
辐射度量学
红外辐射测量基于辐射度量学的原理，通过测量目标的红外辐射能量来推断其 温度或辐射特性。
热力学基础
红外辐射测量与热力学密切相关，热力学的基础理论为红外辐射测量提供了支 撑。
中段目标红外辐射特性的测量方法
被动红外测量
利用红外探测器捕获目标自然发出的红外辐射，从而测量其 红外辐射特性。
红外隐身涂层
采用具有低红外发射率、高红外反射率的隐身涂层，对中段目标进行涂装，以降低目标的红外辐射强度，提高其 在红外探测下的隐身性能。
04
中段目标红外辐射控 制方法的应用与评估
红外辐射控制方法的应用场景
军事领域
在军事应用中，红外辐射控制方法被广泛应用于导弹、飞机等武器的红外隐身技术中，以降低它们被 敌方红外探测器发现的概率，提高武器的生存能力和作战效果。
请注意，上述扩展内容仅为一般性描述，实际涉及的专业知识和技术可能更为深入 和复杂。
03
中段目标红外辐射控 制方法
红外辐射控制原理
红外辐射特性
首先需了解红外辐射的基本原理，包括黑体辐射定律、普朗克辐射定律等，以明 确红外辐射与物质性质间的关系。
红外辐射传输
掌握红外辐射在大气、水体等介质中的传输特性，以评估中段目标红外辐射的传 输损耗。
主动红外测量
通过发射红外光源照射目标，然后测量反射或散射的红外辐 射来推断目标的红外特性。
空间目标的红外辐射理论计算
目标与背景的红外辐射特性仿真方法
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中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ２ １ ９ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ２ ２ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ２ ３ ３ ６ — ０ ５
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弹道导弹目标特性研究_李陆军
1． 2． 5 弹体 弹体的雷达散射截面一般可以达到散射截面的
20 倍以上，所以，一般雷达反射式工作首先探测到 的是弹体，一段时间以后才会在弹体附近发现弹头 回波信号。因弹体为对方雷达起到目标指引作用， 给弹头突防带来极为不利的影响。因此，一般实战 中可采取将弹体推开或炸成碎片的措施，减小弹体 的这种负作用。
在 10 倍左右，且随着高度的降低，这种辐射强度差 异增加迅速； 在 20 倍以上，弹头辐射强度最大，且 稳定增加无波段。 3． 1． 3 红外成像
红外传感器 对 目 标 进 行 成 像，通 过 图 像 分 析， 获得其灰度特性和运动特征。随着新型红外成像硬 件和先进图像处理技术在预警卫星中运用，使用红 外成像来识别弹头更加有效。
在弹道导弹防御中，目标识别是最关键、最核 心、最具风险和最难以解决的环节。如何有效识别 真假弹头是战场致胜的关键，也是预警装备最需攻 破的技术难题。目前，用于识别的装备可以分为红 外预警卫星和地基雷达两种，其中红外预警卫星主 要是利用目标的红外特性进行目标识别； 而地基雷 达主要是基于中段和再入段弹道目标的电磁散射特 性进行跟踪和识别。弹道导弹的识别涉及的装备复 杂多样、目标环境复杂。弹道目标的飞行特性、物 理特性和识别特征是防御系统识别真假单头的前提
图 1 弹道导弹飞行示意图
基金项目： 电子对抗与信息控制国防科技重点实验室基金项目，国家自然科学基金青年项目（ 编号： 61401503） ，全军军 事类研究生资助课题（ 编号： 2014JY545）
本文 2015-03-10 收到，李陆军、丁建江分别系空军预警学院博士生、教授
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飞航导弹 2015 年第 6 期
1） 灰度特性 通过对弹道目标进行双波段红外热成像，增强 弹道目标的探测能力，利用目标的灰度特性来识别 弹头。例如真弹头质量大，其温度变化相对较慢， 灰度特性平缓。 2） 运动特征 助推段末期分离抛射过程中，目标质量存在差 异，根据动量守恒原理可以得到不同的目标相对速 度； 再入段目标受阻力和自身质量与外形的影响， 不同目标减速特性也不同，其中真弹头运动速度最 快且相对平稳。 3． 2 雷达特征 3． 2． 1 ＲCS ＲCS 反映目标对电磁信号的散射能力，不同目 标或者同目标不同姿态下 ＲCS 存在差异。单一时刻 单频电磁波所包含的目标信息量少，需要长时间积 累获取目标的 ＲCS 序列，与目标形状、尺寸、姿态 等因素有关（ 图 6 所示为某弹头不同方位下的 ＲCS 姿态响应） ，因此，根据 ＲCS 变化曲线可提取用于 识别目标的特征量。
基于红外测量图像的高速飞行目标等效辐射温度计算方法
基于红外测量图像的高速飞行目标等效辐射温度计算方法禄晓飞;盛捷;赵慧【摘要】高速飞行目标的测量温度对研究其热防护性能有着极其重要的意义,分析了高速飞行目标红外辐射成像的特点,指出了高速飞行目标红外成像较为模糊的3个原因:1)红外光学系统本身使得能量扩散,由点扩散函数表示;2)目标拖尾;3)大气抖动,这使得静止或低速目标辐射测温算法已经不再适用.提出了一种有效计算高速飞行目标辐射温度的方法,首先通过图像分割从红外图像中把飞行目标和背景区域提取出来,再通过标定数据计算目标辐射强度,同时扣除背景能量以及考虑大气透过率,再根据目标的视在面积和发射率计算目标的等效辐射亮度,最后通过查表得到目标的等效辐射温度.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2015(037)011【总页数】5页(P976-980)【关键词】红外成像;高速飞行目标;辐射强度;红外等效温度【作者】禄晓飞;盛捷;赵慧【作者单位】酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750;酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750;酒泉卫星发射中心,甘肃酒泉732750【正文语种】中文【中图分类】TN21目前高速飞行器已成为国防力量的重要组成部分，对其进行红外辐射测温，一方面可考核其热防护设计指标；一方面考核其突破对方防御体系的能力。
例如高超声速飞行器研发过程中遇到的一大技术难题叫“热障”，它是飞行器飞行时由于激波和粘性的作用，其周围空气温度急剧升高（可达几千摄氏度），形成严酷的气动加热环境，使一般飞行器结构无法承受而形成的。
本文分析了红外凝视辐射系统测量高速飞行目标的特点，指出了静止或低速目标辐射测温方法不适用于高速飞行目标等效温度计算，提出了一种有效的基于红外图像计算高速飞行目标辐射温度的方法[1-3]。
在进行红外辐射测量之前需要对红外辐射测量设备进行标定，建立系统响应和辐射能量的关系，目前常用平行光管小面源黑体标定方法，如图1所示，小面源黑体与望远镜焦平面形成共轭像对，小面源黑体发出的光经平行光管形成覆盖望远镜口径、视场的各方向平行光，面源黑体的面积足够大，确保平行光管出射光各方向充满测量系统的全视场（光电传感器的所有像元）[4-7]。
大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比
大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比作者：韩玉阁，张振华，宣益民，HAN Yu-ge，ZHANG Zhen-hua， XUAN Yi-min作者单位：南京理工大学动力工程学院,江苏,南京,210094刊名：红外技术英文刊名：INFRARED TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,32(9)参考文献(8条)1.朱文勇;姚连兴国外红外理论建模内容和方法概述 1998(06)2.杨华;宣益民;李强大气层外弹道式目标红外辐射分布研究[期刊论文]-红外与激光工程 2005(02)3.靳友林中段弹道导弹及诱饵红外目标特性研究 20044.闵桂荣航天器热控制 19985.沈国土;蔡继光;杨宝成空中辐射环境理论建模初探[期刊论文]-红外与激光工程 2006(sup)6.宣益民;韩玉阁地面目标与背景红外特征 20047.Bush K.A;Louis Smith G;Lee Ⅲ R.B;Young D.F The Earth radiation budget experiment(ERBE)15-year data set 20038.Nestler S T Statistical analysis of atmospheric properties for estimation of infrared radiation of ballistic missiles 1999 本文读者也读过(10条)1.方艺忠.赵育善大气层外拦截器攻击目标末制导仿真[会议论文]-20062.赵玉清.孙继银.陈珊.徐宏波.胡寅.ZHAO Yu-qing.SUN Ji-yin.CHEN Shan.XU Hong-bo.HU Yin圆柱形物体红外辐射温度场的简化算法研究[期刊论文]-红外2010,31(10)3.杨华.宣益民.李强.YANG Hua.XUAN Yi-min.LI Qiang大气层外弹道式目标红外辐射分布研究[期刊论文]-红外与激光工程2005,34(2)4.张志勇.卢焕章.常青.ZHANG Zhi-yong.LU Huan-zhang.CHANG Qing空间目标表面温度场分布模型研究[期刊论文]-计算机仿真2010,27(6)5.杨明.吴晓迪.尤军.YANG Ming.WU Xiao-di.You Jun空间多层隔热组件表面红外辐射分析[期刊论文]-红外2009,30(5)6.侯峙云.周桂耀.侯蓝田红外辐射与物质的热作用[期刊论文]-红外技术2002,24(5)7.张志勇.卢焕章.郭天天.肖山竹.ZHANG Zhi-yong.LU Huan-zhang.GUO Tian-tian.Xiao Shan-zhu实时数字场景仿真系统研究与实现[期刊论文]-国防科技大学学报2005,27(4)8.吴晓迪.凌永顺.吕相银.杨华.黄超超.WU Xiao-di.LING Yong-shun.L(U) Xiang-yin.YANG Hua.HUANG Chao-chao空间气球的红外特性分析[期刊论文]-光电工程2009,36(12)9.《红外技术》征稿启事[期刊论文]-红外技术2010,32(12)10.何超.吕绪良.王永杰.潘家亮.高小敏.HE Chao.LV Xu-liang.WANG Yong-jie.PAN Jia-liang.GAO Xiao-min低发射率涂层对目标温度影响的数值模拟[期刊论文]-红外技术2010,32(2) 引用本文格式：韩玉阁.张振华.宣益民.HAN Yu-ge.ZHANG Zhen-hua.XUAN Yi-min大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比[期刊论文]-红外技术 2010(9)。
一种空中目标红外特性仿真方法[发明专利]
![一种空中目标红外特性仿真方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a5b27d51cbaedd3383c4bb4cf7ec4afe04a1b139.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010970757.9(22)申请日 2020.09.16(71)申请人 哈尔滨新光光电科技股份有限公司地址 150028 黑龙江省哈尔滨市松北区创新路1294号(72)发明人 王艳春 张崇毅 刘珺琇 (51)Int.Cl.G06T 17/20(2006.01)G06F 30/20(2020.01)(54)发明名称一种空中目标红外特性仿真方法(57)摘要本发明涉及一种空中目标红外特性仿真方法，用于解决解决现有技术的红外仿真存在成本过高，且当距离和工况变化时，检测精度变低的缺陷。
空中目标红外特性仿真方法包括：空中目标形态模拟步骤，用于通过图形软件构建目标的三维模型；红外辐射特性模拟步骤，用于根据原型数据建立发射特性模型和反射特性模型，并进行模型的可视化；运动特性模拟步骤，用于将目标轨道数据做坐标转换，以供仿真平台读入。
本发明的一个应用是激光武器空中防御系统。
权利要求书1页 说明书6页 附图4页CN 112215957 A 2021.01.12C N 112215957A1.一种空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，包括：空中目标形态模拟步骤，用于通过图形软件构建目标的三维模型；红外辐射特性模拟步骤，用于根据原型数据建立发射特性模型和反射特性模型，并进行模型的可视化；运动特性模拟步骤，用于将目标轨道数据做坐标转换，以供仿真平台读入。
2.根据权利要求1所述的空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，当存在目标结构文件时，空中目标形态模拟步骤包括：通过通用图形软件对目标结构文件进行读取和解析，得到目标造型文件；利用目标造型文件中描述的目标几何结构信息，使用三维模型构建软件对目标的三维结构进行重建；使用三维模型构建软件对目标表面进行网格优化；按照红外辐射组成将目标表面划分为多个网格组。
3.根据权利要求1所述的空中目标红外特性仿真方法，其特征在于，当不存在目标结构文件时，空中目标形态模拟步骤包括：直接输入目标的几何结构信息，使用三维模型构建软件对目标的三维结构进行重建；使用三维模型构建软件对目标表面进行网格优化；按照红外辐射组成将目标表面划分为多个网格组。
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（ 京航 空 航 天 大 学 宇航 学 院 ，北 京 １０ ９ ） 北 ０ １ １
摘
要 ：红外辐射特性是 预警 系统探测识别弹道 中段 目标的重要 特征 之一 。通 过计算飞行 时 目标与太 阳 、 地
球 的相对位置 ， 确定 目标 的受外辐射照射状 态。利用有 限容积法计 算锥形 目标 的三 维温度场 ， 采用 双向反射 分布 函数 （ Ｒ Ｆ 计算 目标表面对太 阳、 Ｂ Ｄ） 地球辐射 的反射特性 ， 并结 合 自身红外辐 射 ， 到 了不 同类 型 中段 目标红外 辐 得
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第 ３ 卷第 ９期 １
２１ ０ ０年 ９月
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中段 弹 道 目标 的温 度场 与红 外 辐射 特 性 计算
申文 涛 ，朱定