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地球及临边背景红外辐射特性研究

地球及临边背景红外辐射特性研究

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作者：张中健南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着科学技术的快速发展，飞机、弹道导弹等飞行器的红外辐射特征也越来越受到关注，及时发现这些目标对于军事防御具有重要意义。但飞行器的红外特征不仅与飞行物自身红外辐射特性息息相关，与飞行器所在环境背景的红外辐射特性也有巨... 详细信息

随着科学技术的快速发展，飞机、弹道导弹等飞行器的红外辐射特征也越来越受到关注，及时发现这些目标对于军事防御具有重要意义。但飞行器的红外特征不仅与飞行物自身红外辐射特性息息相关，与飞行器所在环境背景的红外辐射特性也有巨大的关系。因此，建立卫星遥感红外探测模型展开研究十分必要。影响飞行器红外辐射特性的因素主要有地表辐射和大气辐射，构成了地球及临边红外辐射背景。根据地球背景和临边背景的不同特性，本文建立了卫星红外遥感模型、地球背景红外辐射计算模型、临边背景红外辐射计算模型，针对3～5μm和8～14μm两波段展开研究，并基于辐射计算结果建立相关数据库和辐射计算软件。针对地球背景红外辐射开展了如下研究。首先，基于地表温度反演模型，利用MODIS卫星遥感数据，采用劈窗法反演获得一月和七月1km地表分辨率的全球地表温度分布，依据GLCNMO地表类型覆盖数据和典型地表光谱特性曲线获得所求波段全球地表发射率分布。在地表温度和发射率数据的基础上，建立了地表辐射模型，计算获得了3～5μm和8～14μm两波段一月和七月1km分辨率全球地表红外辐射分布。其次，基于地表上空大气辐射计算模型，利用MODTRAN大气辐射软件计算获得了不同纬度、季节一月和七月大气红外辐射。再次，基于地球背景红外辐射计算模型，将地表辐射与大气辐射结合获得了地球背景红外辐射分布。分析获得了影响地球背景红外辐射特性的主要因素为地表温度、地表类型、季节和纬度。最后，基于以上研究建立了地表参数数据库、地球背景红外辐射数据库和地球背景红外辐射快速计算软件。针对地球背景展开的研究和获得的结果为地球背景红外辐射探测提供了理论支持、基础数据和应用软件。针对临边背景红外辐射开展了如下研究。首先，建立临边背景红外辐射计算模型，利用MODTRAN辐射计算软件，针对3～5μm和8～14μm两波段，计算获得了低、中、高三个纬度冬夏两季的临边背景红外辐射。并分析获得了影响临边背景红外辐射的主要因素为：切线高度、纬度、季节、气溶胶和辐射计算波段。其次，基于临边背景红外辐射探测模型和临边背景红外辐射结果建立了临边背景红外辐射计算软件、临边背景辐射数据库和临边红外辐射快速计算软件。以上关于临边红外辐射的研究为临边背景红瓦辐射提供了理论支持和数据基础，并对红外辐射探测器的设计提供了指导。本文建模计算获得了地球及临边背景红外辐射特性，并分析了影响背景辐射的主要因素，最后建立了相关数据库和辐射计算软件。本文关于地球及临边背景红外辐射的研究为地球及临边背景红外辐射探测提供理论支持、数据基础和可以可供直接使用的数据库、辐射计算软件。

关键词：地球及临边背景温度反演地表辐射大气辐射地球背景辐射临边背景辐射

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天基探测中段目标红外辐射特性研究

天基探测中段目标红外辐射特性研究

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作者：胡绥靖西安电子科技大学

学位级别：硕士

天基探测中段目标红外辐射特性研究对目标的探测、预警和识别具有重要意义。天基探测条件下,目标处于不同背景时成像对比度差异很大。本文研究了中段目标在不同背景下的红外成像特性,以期为天基探测提供参考。本文的主要研究内容有:1.... 详细信息

天基探测中段目标红外辐射特性研究对目标的探测、预警和识别具有重要意义。天基探测条件下,目标处于不同背景时成像对比度差异很大。本文研究了中段目标在不同背景下的红外成像特性,以期为天基探测提供参考。本文的主要研究内容有:1.利用大气辐射传输模型,对典型气象条件下3～5μm和8～12μm两个波段的大气光谱透过率进行计算和分析。基于MODIS遥感卫星数据,建立了地表温度反演模型,获得全年全球的地表温度分布图像,同时获取了全球地表发射率区域分布。对地球背景红外辐射展开研究,分析了地球背景在不同初始条件下3～5μm和8～12μm波段内辐射特性。2.针对临边背景辐射,利用大气辐射传输模型,建立了临边背景红外辐射特性模型,并建立了数据库。在3～5μm和8～12μm波段,分析了不同季节、不同地表和不同气象对临边背景辐射的影响,分析了临边背景辐射亮度随切线高度的变化,并对临边背景辐射亮度进行仿真成像。3.基于热平衡方程,建立了中段单目标表面温度场计算模型,在此基础上对其红外辐射场进行计算和分析。分析了辐射场在不同初始条件下的变化情况。针对中段群目标,在对单目标计算分析的基础上,考虑了群目标中不同单体之间的遮挡问题后,计算得到了群目标的温度场和辐射场,并进一步分析出从单个目标复杂到群目标后,它们两者之间的温度场与辐射场的变化情况。4.利用C++编程语言搭建仿真成像计算框架,实现天基探测不同背景下中段单目标与群目标的仿真成像。仿真成像时,建立了不同轨道卫星探测中段目标的空间场景和传感器模型,并考虑了探测器的噪声等因素对成像的影响。完成了对不同背景下单目标的仿真成像与群目标的仿真成像,并对成像结果进行了分析。本文建立不同背景的辐射模型和空间单目标、诱饵以及群目标的红外辐射计算模型,在不同背景下,仿真了天基探测中段单目标和群目标的红外成像。目标红外成像效果受到其自身特性以及所处的日照区、阴影区等多种空间因素有关,群目标在成像过程中还受到其群目标中单体的空间位置分布等因素的影响,研究和分析后可为实际探测工作中对真假目标的探测和识别提供参考与理论支持。

关键词：地球背景辐射临边背景辐射天基探测群目标红外辐射特性

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