针对当前红外搜索跟踪系统的测试设备存在测试项目单一的问题, 结合作用距离测试原理及动态靶标的研制思路, 设计了一种兼顾测试作用距离及跟踪精度的测试设备。为获得良好的远距离点目标动态模拟效果, 采用控温黑体与渐变式衰减片组合的方式模拟远距离目标, 使用双反射镜旋臂系统模拟目标运动过程, 并对测试设备控制系统进行了规划。在对测试系统各部分测试精度进行分析的基础上, 对由旋臂转动造成的误差使用有限元分析软件进行重点分析, 在旋臂转速为6 rad/s时, 跟踪测试精度误差为0.004 mrad, 可以满足测试精度要求。该设计为红外搜索跟踪系统测试设备的研制及改进提供了可行的方法及理论基础。

针对当前飞行目标红外辐射仿真计算存在的条件适用性较差的问题, 采用较为简便且可靠的建模方法, 对飞行目标红外辐射按辐射来源进行划分, 并建立各部分红外辐射模型。以该模型为基础, 在CVI环境中编写了针对不同条件下飞行目标红外辐射特性的仿真计算程序。通过计算实例, 对不同条件下目标飞行辐射特性进行分析, 得出其水平方向上最大及最小辐射强度。在与其他参考文献的数据进行对比后, 得出该仿真计算方法具有较高的可行性及准确性的结论, 为红外目标的硬件模拟提供了理论基础。

为了探求机载红外搜索跟踪(IRST)系统的最佳阈噪比(TNR), 采用基于信噪比(SNR)的作用距离模型, 并结合虚警概率、发现概率和SNR之间的函数关系, 构建了机载IRST系统的探测点目标概率模型, 重点分析了发现概率与作用距离、目标速度和倾斜角度之间的关系。结合飞机的红外辐射特性, 建立了机载IRST系统的探测概率数学模型, 仿真分析了在不同TNR下, 方位角和俯仰角的变化对作用距离的影响。根据作战需求, 提出最佳TNR在8~10范围内。该研究结果为提高机载IRST系统在实际使用中的探测效率提供了参考依据。

低纬度地区、相对湿度较大的大气影响了机载红外搜索跟踪(IRST)系统的作用距离。针对此问题, 根据低纬度地区近几年的大气资料, 从理论上分析了影响大气透射率的主要因素, 重点建立了大气透射率数学模型, 修正了高度和斜程对大气透射率的影响; 通过MatLab软件分别仿真分析了不同季节、不同天气、不同俯仰角以及不同路程和高度时3~5 μm波段的大气透射率, 与大气透射率计算软件(LOWTRAN7)的仿真结果相比, 其误差约为5%, 验证了模型的实效性, 从而为指导实际作战使用IRST系统提供了理论依据。

针对机载光电系统理论与实际探测能力之间的较大差异及其作战能力发挥不充分等问题，分析得到了目标反射背景辐射的空间分布函数，并给出了具体量化方法，进而研究了目标本征辐射特性，建立了水平和俯仰面内的辐射强度包线模型；之后考虑各种作战因素，给出了机载光电系统角水平和角俯仰探测能力包线计算方程式；最后提出探测概率包线概念，得到了机载光电系统作用距离与探测概率关系，并定量分析了机载光电系统探测包线的概率特性。仿真结果表明，探测包线随目标速度、方位、俯仰的变化而实时变化；当满足一定的虚警概率和信噪比要求时，探测概率包线具有最佳探测点，这为充分发挥机载光电系统探测性能提供了理论参考。

建立了激光成像雷达探测目标的数学模型，分析了目标成像点轨迹形成的整个过程，讨论了距离像上的目标回波强度与目标距离之间的关系，得出了单次脉冲成像回波峰值点在像面上的坐标分布函数。设计实验并提出了一种动目标三维轨迹检测的方法，利用自适应阈值法对激光雷达实验图像进行了处理，得到了目标成像点轨迹分布；对比了距离像的理论和实验数据，结果表明理论模型检测的目标轨迹结果与实验结果误差控制在2%以内，具有较高的吻合度，所得结论可为目标轨迹预测以及意图判断提供参考意义。