多模式探测成为目标探测识别领域重点发展的技术手段之一，其中视距模型的优选成为指导探测器件设计的重要依据。本文以飞翼布局的低特征飞行器为研究对象，采用计算流体动力学（CFD）方法结合辐射平衡壁面模型预测本体温度，结合MODTRAN大气红外衰减数据库，采用视在光线（LOS）法计算考虑壁面遮挡效应的辐射传输，建立基于噪声等效辐照度（NEFD）、最小可探测温差（MDTD）和最小可分辨温差（MRTD）的地基探测视距模型，计算探测系统对低特征飞行器的最大探测距离和最大探测天顶角。结果表明：低特征飞行器在典型飞行工况下的光谱辐射强度在长波波段（8~12 μm）较中波波段（3~5 μm）辐射积分强度高出2个数量级；NEFD视距模型在长波波段的探测距离高出中波波段近1个数量级，MDTD和MRTD视距模型在中长波波段探测距离基本一致；三种视距模型在长波波段对应的探测能力依次为NEFD>MDTD>MRTD；在中波条件下MDTD视距模型的探测距离最大，对飞行器底部的探测距离约为57 km；MRTD视距模型在观察等级为辨认时无法辨别飞行器具体类型。该研究可为低特征飞行器的探测识别以及探测器的设计提供理论支撑。

为了解决电磁振镜系统中镜面大角度偏转难以测量的问题，设计了一种基于四单元光电探测器（PD）与LED的光电式镜面角度传感装置。首先分析了镜面角度检测的基本原理，基于LED朗伯辐射模型，建立了镜面偏转角度的真实值与解算值之间数学模型；其次以非线性度为评价标准定义了系统检测范围；然后仿真分析了探测器水平位置、镜面中心与LED距离和LED半功率角对系统检测范围的影响；最后搭建了实验平台进行验证。仿真及实验结果表明：所建立的数学模型对使用朗伯型LED进行镜面角度检测是有效的；通过减小探测器与LED之间距离、增加镜面中心与LED距离和增大LED半功率角，可以提高系统的角度检测范围。

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。

红外系统的探测距离是光电系统的关键指标之一, 决定了系统的整体性能。在实验室条件下评估红外系统的探测距离, 不受天气、场地限制, 具有实际意义。从探测器的输出信号与黑体目标温度的关系着手, 推导了 NETD的表达式, 用 NETD表达了小哈德逊公式, 并验证了该公式的正确性, 用该方法推导的指标与理论计算指标的误差在 10%以内, 证明了该方法的可行性。

针对现有红外系统作用距离模型影响因素考虑较少、难以准确评估系统探测能力及目标红外隐身效果的问题，开展空基红外系统作用距离建模及应用案例分析。分析典型红外系统作用距离的 影响因素，定义大气光谱透过率与作用距离的隐函数，基于大气垂直高度层上温度差异明晰光谱辐射强度分布模型，考虑目标红外光谱辐射线型特征推导大气透过率加权修正系数，进而构建了综合 目标光谱辐射特性、大气温度和红外系统高度等多种因素的空基红外系统对点目标作用距离模型。基于该模型，对不同类型空基红外系统的探测能力及不同类型目标的红外隐身性能进行了比较和分 析。结果表明，对于导弹、飞机类目标，采用大口径、长波段系统设计有利于提升空基红外系统对目标迎头方向探测能力，大口径中波红外系统对目标尾后方向探测能力更强；小尺寸、低表面发射 率、低速飞行目标的红外隐身及突防能力更好，目标在平流层飞行时隐身性能要优于对流层和中间层飞行目标。

为了进一步提高机载预警雷达的目标探测和监视能力，首先对影响单平台机载预警雷达探测范围的因素进行了分析，引出网络化协同探测的特点和必要性，给出了稳定探测覆盖范围和多普勒盲区的定义；其次重点分析了机载预警雷达与其他机载预警雷达、舰载雷达、无人机(UAV)雷达等不同平台雷达间的协同探测工作方式，并进行了仿真分析，通过评估指标参数对各种协同探测模式进行了比较；最后对机载预警雷达网络化协同探测发展趋势进行展望。

系统性地分析了红外点目标探测系统的作用距离理论模型。通过建立大气分层模型，结合MODTRAN模型计算了中波红外光和长波红外光在典型大气条件下的透过率。两者计算结果的对比数据可为红外探测系统设计中的波段选择提供参考依据。通过对目标红外辐射强度的理论模型进行分析，计算了几种典型目标在不同波段的红外辐射强度，为系统作用距离的指标论证提供了支撑。从红外图像噪声的概率密度分布函数出发，推导出了图像信噪比与系统检测概率及虚警概率的理论公式，为检测门限设置提供了参考依据。红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析结果对于提升红外探测系统作用距离指标论证的可信度和系统参数设计的合理性具有非常重要的理论支撑作用。

基于低轨预警卫星对中段弹道导弹的探测机理, 综合考虑了复杂探测环境中各辐射源(太阳、地表、大气、云层)对弹道中段目标的辐射作用, 计算了三个波段各辐射源在目标表面产生的辐照度, 在此基础上建立了弹头目标自身辐射及反射辐射模型。基于弹道中段目标红外辐射计算结果, 结合预警卫星成像系统的衍射效应, 推导了成像综合信噪比、探测作用距离修正模型, 从这两个方面分析了深空背景下低轨预警卫星对弹道中段目标的探测能力。结果表明: 复杂探测环境中各辐射源对目标成像综合信噪比的影响不可忽略, 约为目标自身辐射综合信噪比的1.2倍; 低轨卫星光学系统的衍射效应对中段目标探测能力影响严重, 8~9.4、9.4~10、10~14 μm波段下衍射效应修正前后综合信噪比差值占未修正综合信噪比的比率分别为41.9%、36.7%、10.4%; 探测距离随观测角度的变化而变化, 迎头探测时, 探测距离最大。