以无人机（UAV）集群为研究对象，针对空天红外探测系统对UAV集群的探测能力进行分析。将UAV集群飞行过程划分为三个阶段并对其红外辐射特性和成像特性进行建模分析；对于探测距离模型建模过程中对目标成像的弥散特性考虑较少的情况，建立了基于弥散系数的噪声等效通量密度（NEFD）点目标探测距离模型。为验证所提出的探测距离模型的有效性，采用不同建模方法、不同弥散系数对比的方法分析探测距离随目标的信噪比（SNR）和速度的变化情况。仿真结果表明所提模型的探测距离优于其他建模方法，探测距离随着目标飞行速度的增加而增大，随着信噪比的增加而增大，同时弥散系数随着探测距离的变化而变化，所建立的弥散系数求解方法得到的探测距离优于其他方法。

随着临近空间高超声速技术的迅猛发展和临近空间高超声速导弹的装备使用，新的**威胁已成为现实。由于临近空间高超声速导弹飞行弹道低且具有机动飞行的特点，需要对它进行实时探测跟踪才有可能对其飞行弹道进行预测。受地球曲率等因素的影响，地面雷达系统对临近空间高超声速导弹的探测距离有限，且组网探测对雷达数量需求庞大，因此卫星探测是一种较好的手段。对美国当前大力发展的海陆军通用型高超声速滑翔体(Common Hypersonic Glide Body, C-HGB)的红外辐射特性进行了初步分析，并结合高轨红外预警卫星的探测能力，初步分析了预警卫星对处于滑翔飞行阶段的C-HGB的可探测性。结果表明，当前的高轨红外预警卫星难以实现对处于滑翔段的C-HGB的探测，所以需要改进卫星红外探测系统或者组建低轨卫星星座。

针对天基观测复杂环境下空中弱小目标远程广域探测的需求, 立足于天基光学探测链路, 分析太阳光照、云层及地表等复杂背景环境与目标辐射的相互作用机理, 在此基础上提出影响天基目标光学特性的探测场景环境要素; 然后结合目标的可探测性表征, 分析在不同探测谱段情况下, 不同光照、地表背景类型及云层等复杂环境要素对目标可探测性的影响规律; 最后以某典型目标为例, 结合现有的目标特性认知与理论建模, 分析得出复杂环境要素的影响排序, 并根据目标信杂比随谱段的变化特性, 提出探测谱段的优选建议, 为我国隐身/反隐飞行器设计、探测系统设计及信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.

Aiming at the drawbacks of low contrast and high noise in the thermal images, a novel method based on the combination of the thermal image sequence reconstruction and the first-order differential processing is proposed in this work, which is comprised of the following procedures. Firstly, the specimen with four fabricated defects with different sizes is detected by using pulsed infrared thermography. Then, a piecewise fitting based method is proposed to reconstruct the thermal image sequence to compress the data and remove the temporal noise of each pixel in the thermal image. Finally, the first-order differential processing based method is proposed to enhance the contrast. An experimental investigation into the specimen containing de-bond defects between the steel and the heat insulation layer is carried out to validate the effectiveness of the proposed method via the above procedures. The obtained results show that the proposed method can remove the noise, enhance the contrast, and even compress the data reaching at 99.1%, thus improving the detectability of pulsed infrared thermography on metal defects.

建立了红外预警卫星直视地表(See-To-Ground, STG)波段探测能力计算模型, 并仿真研究了STG最佳探测波段范围以及该波段在导弹预警中可能具备的能力。首先建立了固体、液体导弹尾焰红外辐射模型、地球/大气环境特性模型、点目标辐射通量表观对比度模型、预警卫星系统噪声模型和最低探测高度模型; 其次, 利用上述模型分析了固体和液体导弹尾焰的表观对比光谱分布规律, 认为将STG波段选定为2.86~3.0 μm最具合理性; 然后, 通过分析液体和固体导弹尾焰在该波段的表观对比度光谱随高度的变化规律, 初步探讨了STG波段的导弹探测能力; 最后, 通过分析不同条件下预警卫星对导弹的首次探测高度, 系统研究了SBIRS-GEO预警卫星在STG波段的探测能力。研究结果表明: STG波段对固体导弹则具有较强的早期预警能力, 而对液体导弹的早期预警能力则相对较弱。

对纯方位小幅机动目标UKF（Unscented Kalman Filter）定位跟踪算法进行了研究。在目标机动可检测性分析的基础上，建立了纯方位小幅机动目标定位跟踪的UKF滤波算法模型，基于最小二乘和UKF算法联合调度思想，实现了对纯方位小幅机动目标的定位跟踪，通过仿真计算对其定位精度进行了分析，验证了算法模型的有效性。

以X-51A为例，研究了飞艇红外探测系统对临近空间高超声速目标的探测性能。首先，根据飞行器的飞行状态和飞行高度建立了临近空间高超声速目标不同波段的红外辐射特性模型，以及随高度变化的目标背景红外辐射强度模型; 其次，综合考虑飞行器与飞艇高度、地球曲率及红外辐射在大气中传播的波段选择性等因素，建立了红外辐射在临近空间大气中传播的透过率模型; 在此基础上，建立了飞艇红外探测系统对高超声速目标的探测距离模型。通过仿真得到了临近空间高超声速目标在不同飞行状态下3个波段的红外辐射强度随目标飞行高度变化的曲线，以及飞艇红外探测系统对飞行器在不同飞行状态下3个红外辐射波段的探测能力。研究结果表明: 飞艇红外探测系统对高超声速目标的有效探测距离可以达到百公里量级; 当飞行器飞行状态一定时，随着飞行器飞行高度的增加，系统对目标的探测距离先增大后减小; 与长波波段相比，中短波波段的探测距离更大，并给出了临近空间飞艇应尽量布置在海拔高度大于18 km的高空中的部署建议。

基于相似原理建立了缩比实验测试系统，针对目标大小、潜深、运动、尾流释放等设计了多种不同的工况，可实现缩比模型下热尾流探测的静态和动态测试，一方面确定水下目标热尾流的可探测性，另一方面探索热尾流探测的影响因素和变化规律，为下一步工作奠定基础。

首先定义了一个描述目标被探测的难易程度（隐蔽度）的物理量——可测度。分析了目标飞行高度和速度变化对目标红外波段可测度的影响,在大量计算的基础上分析了上述影响和变化的规律性。分析结果表明，目标飞行马赫数每提高0.5，探测距离就能增加大约5 km；目标在8 km以下时，其可测度随高度增加而增大；在8～10 km高度时目标的可测度值达到最大；高度超过10 km后，其可测度随高度增加而减小。

采用模拟试验在地面测试了月基望远镜(LOT)的星等探测信噪比及弥散斑能量集中度，用以验证望远镜的探测能力。与传统的通过分析CCD各项参数对噪声的影响来获得信噪比的方法不同，本文提出的方法客观、直接地通过图像信息来计算星点目标信噪比，其目标信噪比测试不确定度可优于8%。在测试弥散斑能量集中度时，通过质心算法求其弥散斑能量中心，进而提出了一种星点弥散斑高斯拟合方法来拟合弥散斑能量分布曲线。这种高斯拟合方法可使弥散斑能量集中度的测试精度提高10%。最后，通过试验测试了LOT相机星等探测信噪比及弥散斑能量集中度，验证了LOT相机+15 Mv的探测能力。