红外与激光工程
2023, 52(7): 20220807
1 长春职业技术学院, 吉林长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室, 吉林长春 130033
3 中国人民解放军63850部队, 吉林白城 137001
红外系统的作用距离参数是表征红外系统成像性能的重要指标。目前, 红外系统作用距离的计算方法有多种, 但都有其各自的适用性和局限性, 因此需要考虑不同条件下多种因素对作用距离的影响。本文基于探测能量、基于噪声等效温差(NETD)的和基于对比度的 3种点目标探测的作用距离模型, 发现在不同条件下应用的局限性。当观测目标为人时, 基于 NETD的模型计算作用距离为 8.74 km, 与外场实验数据更为接近。而当观测目标为飞机时, 基于能量的模型计算作用距离为32.04 km, 与外场实验数据更为接近。结果表明, 针对不同特征的目标, 选取适当的作用距离计算方法有助于提高系统作用距离估算的准确度。
红外系统 作用距离 点目标 对比度 infrared system operating range point target NETD NETD, contrast
1 海军航空大学, 山东 烟台 264000
2 中国人民解放军92407部队, 山东 烟台 264000
针对雨天舷外有源诱饵的作战使用问题, 通过分析降雨衰减对雷达探测性能的影响, 建立降雨衰减下的雷达最大作用距离模型, 得到雷达的最大作用距离与降雨率的关系。通过分析舷外有源诱饵质心干扰机理, 在晴朗天气影响舷外有源诱饵干扰效果因素的基础上, 建立了降雨衰减下的舷外有源诱饵等效雷达截面积(RCS)模型、导弹跟踪模型等一系列数学模型, 仿真计算了不同降雨率条件下舷外有源诱饵干扰有效的最短布设距离, 从而为舷外有源诱饵的战术使用提供参考。
降雨衰减 雷达作用距离 质心干扰 舷外有源诱饵 rainfall attenuation radar operating range centroid interference outboard active bait
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林长春30033
2 空军装备部驻某地区军事代表室
3 长春奥普光电技术股份有限公司，吉林长春100
为解决航空遥感相机不同波段目标作用距离计算模型缺乏统一评价标准及工程闭环等问题，开展双波段航空遥感相机目标作用距离评价标准研究及工程应用案例分析。明确航空遥感相机目标作用距离的限制条件，从目标的几何和辐射特性出发。首先根据航空遥感的特点提出了目标三维投影变换关系式，得到任意观测工况下目标的等效观测尺寸；针对可见光、红外双波段点目标和面目标各自不同的辐射成像特点，分别建立了目标作用距离计算模型。接着，结合工程应用示例对不同计算模型的结果进行分析比较，给出了适合航空遥感相机远距离斜视成像条件下选用的计算模型。然后，采用某型航空遥感相机的实际飞行图像中提取的信息，对目标作用距离计算过程中信噪比及调制度的阈值进行了合理选择，并根据修正后的阈值分析了大型舰船和坦克在可见光与红外不同的探测及识别概率下对应的作用距离。分析结果表明：在载机航高18 km，大气能见度15 km，航空遥感相机可见光焦距不低于1.5 m时，可实现在50%的概率下对海面大型舰船的探测距离141 km、识别距离93 km，对陆地坦克等小目标的探测距离105 km、识别距离80 km；在红外焦距不低于1 m的条件下，可实现在50%的概率下对海面大型舰船的探测距离203 km、识别距离140 km，对陆地坦克等小目标的探测距离44 km、识别距离37 km。上述仿真的结果吻合实际，本文的成果可较好应用于工程实践。
航空相机 可见光红外 作用距离 探测识别 信噪比 调制度 对比度 aerial camera visible and infrared operating distance detection and identification SNR modulation contrast
陆军工程大学军械士官学校 光电火控系，湖北 武汉 430075
光电被动定位系统隐蔽性好，有利于提高复杂电磁环境中对抗作战的效能。建立基于CCD的双站被动定位系统模型，为提高测算精度，依据最小二乘法原理推导出静止目标坐标的求解方法。基于大气消光系数、目标背景亮度系数、CCD成像设备参数建立CCD侦察模型。以目标探测概率大于10%为标准，确定单个CCD的作用距离，并在此基础上分析CCD双站定位范围随双站间距的变化关系。在有效定位范围内抽取批量目标样本，计算双站定位误差，分析误差的均值和标准差随双站间距的变化规律。计算结果表明：对于确定的天气条件及CCD成像设备，当双站间距超过一定距离后，定位范围将逐步减小；定位误差及误差离散程度随着双站间距的增加先变小后变大。分析结果对于优化CCD设备参数、合理配置观测站位置具有一定的借鉴意义。
被动定位 CCD传感器 光电对抗 作用距离 passive location CCD sensor photo-electric countermeasure operating distance 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210148
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
在红外成像探测系统的作用距离评估中，要用到大气平均透过率参数，而它又是作用距离的函数，因而一般要用程序循环迭代的方法来计算作用距离。本文介绍了一种针对点目标探测的变步长作用距离评估方法，调用 MODTRAN软件计算大气平均透过率和天空背景辐亮度，利用评估模型计算设定距离下的像元个数、信噪比和调制对比度，判断是否满足目标探测所需的最低性能指标，从而确定最大作用距离。在设定值与真实作用距离值相差较大时，采用较大的步长；在设定值与作用距离值相差较小时，采用较小的步长。相比固定步长法，可以在保持计算精度的同时，大大加快计算速度。
红外成像探测系统 作用距离 大气平均透过率 变步长 infrared imaging detection system, operating range MODTRAN
红外灵敏度测试技术用于量化检测机载光电瞄准系统的目标作用距离。为在内场条件下有效测试和评估多光谱光电探测系统对中远距离红外目标的搜索跟踪能力, 设计一套用于模拟红外目标热源及定量输出红外辐照度的光学测量系统。按照黑体经典发射理论设计计算黑体腔体结构及加热功率, 光学结构采用卡赛格林式反射系统准直汇聚红外光路, 测算并建立目标与背景红外辐射特性和光阑孔径的参数对应关系, 实现对光电系统目标作用距离、探测灵敏度、跟踪灵敏度等战技性能的定量测试及评价。测试结果表明, 该光学测量系统能够有效模拟5～100 km距离的红外目标热源, 精确标定6组模拟作用距离对应的光阑直径, 并能稳定输出在光电系统响应波段的红外辐射照度, 可实现对机载光电瞄准系统的红外灵敏度测试。
光电瞄准 红外灵敏度 作用距离 性能测试 electro-optical targeting infrared sensitivity operating distance performance test
1 海军航空大学, 山东 烟台 264001
2 中国船舶重工集团公司第七二六研究所, 上海 201100
航空吊放声呐主动工作模式下的作用距离不但与海域的声速剖面和装备自身性能有关, 还与吊放声呐的入水深度有关。首先利用BELLHOP模型分别对带有跃层声速剖面、正声速剖面和负声速剖面3种情况下的声传播特性进行了仿真分析; 然后研究了不同声速剖面下潜艇在不同深度航行的概率分布, 建立并分析了潜艇运动规律模型, 结果表明, 不同声速剖面下, 潜艇在不同深度航行的概率分布不同; 最终通过潜艇在不同深度航行的概率分布, 计算出吊放声呐不同入水深度下的平均探测距离, 得到了不同声速剖面下吊放声呐的最佳入水深度, 更能充分发挥声呐装备的最佳性能。
吊放声呐 声速剖面 作用距离 传播损失 潜艇概率分布 dipping sonar sound speed profile operating distance propagation loss probability distribution of submarine
1 西京学院信息工程学院，陕西西安 710123
2 空军工程大学防空反导学院，陕西西安 710046
为了有效地估算先进红外传感器对隐身飞机的作用距离，以 F-22与 F-35进行对抗性仿真为想定，计算了 F-22在长波和中波波段的红外辐射强度，拟合了典型条件下大气透过率的经验公式，推测了 F-35机载 IRST和 AIM-9X红外导引头的特征参数，利用逐步逼近法，计算了 F-35机载 IRST和 AIM-9X导弹导引头对 F-22的作用距离。计算结果表明，F-22具有较强的红外隐身能力，可使 F-35的 IRST对其迎头作用距离不大于 62 km，但是 F-22在近距作战中，仍将受到红外格斗弹的较大威胁。鉴于 F-22的红外辐射随红外传感器探测角度的变化而敏感性高的特点，建议飞机编队进行红外反隐身探测时，采用稀疏编队方式，以提高探测概率。
隐身飞机 作用距离 红外格斗弹 stealth aircraft, operating range, infrared search IRST F-22 F-35
