光学 精密工程
2023, 31(10): 1548
海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430000
水下航行器动力系统循环冷却水经由排放口排出，与环境水体掺混换热形成热射流。热射流在环境水体中扩散、浮升并在水体表面形成红外特征。为探究排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响，文中采用仿真分析结合实验验证的方法进行研究。依托CFD计算软件平台建立水下航行器运动模型，设计不同半径比椭圆形排放口结构并对比热射流红外特征差异。通过缩比水池实验验证椭圆形排放口半径比对热射流红外特征的影响，同时验证仿真计算方法及设计参数的有效性。在椭圆形排放口的基础上，进一步设计排放口数量及分布位置，抑制热射流红外特征，提升水下航行器热隐身性能。根据仿真计算及实验结果可知，在排放流量相同的条件下，半径比越小的椭圆形排放口热射流掺混换热效果越好，红外特征越不明显。同时，增加排放口数量以及排放口分布位置采用两翼排列方式可以进一步加强热射流温度衰减，降低水面最高峰值温度。
水下航行器 热射流 排放口 结构设计 红外特征 underwater vehicle thermal jet discharge port structure design infrared characteristics 红外与激光工程
2023, 52(1): 20220333
长春职业技术学院信息学院, 吉林长春 130033
基于三维特征的目标识别存在相似点云域容易误判、总数据运算量大等问题, 而造成目标检出率低和误判率高。为了提高目标识别准确度与速度, 提出了基于红外特征的三维目标识别算法。系统同时获取目标区域的二维红外图像与三维点云数据, 利用目标红外特性的显著特征获得目标的投影范围, 并计算系统与目标的位姿关系。根据红外特征映射关系计算点云数据中目标的限定范围, 由此大幅缩减需要匹配计算的点云总量。在相同背景条件下对同一目标车辆进行测试, 记录分析了 3种不同测试角度条件下的识别数据。结果显示, 传统点云识别算法的目标检出率均值为 93.4%, 误判率均值为 19.5%, 收敛耗时 4.77 s。本算法的目标检出率均值为 98.7%, 误判率均值为 1.5%, 收敛耗时 1.23 s。由此可见, 基于红外特征的目标识别算法的检出率和误判率都更有优势, 且处理速度更快。
目标识别 红外特征 数据融合 限定范围 target recognition infrared features data fusion limited range
提出了一种基于红外特征的在役飞机电接触可靠性在线评估方法。在役飞机长期的振动、腐蚀、高温等环境负荷冲击导致电接触载体表面状况恶化，其程度往往难以定量评估。通过模型机理分析发现，斑点化特征引起接触电阻等可靠性指标下降。然后针对某型电接触载体施加一定的扭矩载荷谱，实时获取电接触部位的“热”信息。在低载荷、临近额定载荷状态下，随载荷状态变化而出现的斑点化特征较为明显。由此认为，将热力收缩线区域最高温度、等温线密集程度、连通区域面积及边界模糊化程度等作为表征指标，能够反映电接触表面施加机械载荷状态的实际衰减程度。因此，该方法可用作在役飞机接触电阻恶化程度的有效评估方法 。
红外特征 电接触 接触电阻 在线评估 在役飞机 infrared characteristics electrical contact contact resistance online assessment aircraft in service
随着水下航行器噪声水平的不断降低，水下航行器形成的尾流红外成像特征就成为其主要可探测的特征源之一，利用水下航行器尾流的水面红外特征来探测水下航行器的踪迹逐渐发展成为一种新的探测方式。由于人工判别尾流特征的效率低，准确性不高，采用人工智能深度学习的方式能够得到较大的改善。本文以水下航行器尾流红外特征识别为研究核心，通过图像分类制作了混合类的样本集，利用迁移学习比较不同预训练网的对尾流的训练效果，讨论预训练网内部参数对尾流训练效果的影响，结合 Faster-RCNN算法，最终测试对尾流的识别精度，在 45个 2类尾流的小样本集下，预训练之后的网络在识别准确度上增加了 21.43%，误检率下降了 2.14%，带有红外特征的图像在定位精准率上比可见光图像高 18.18%。该预训练测试对未来研究尾流探测结合卷积神经网络的识别有一定的应用潜力。
红外特征 尾流 深度学习 迁移学习 infrared characteristics, wake, deep learning, tra faster-RCNN
1 南阳理工学院 软件学院, 河南 南阳 473004
2 南阳理工学院 计算机与信息工程学院, 河南 南阳 473004
3 国防科学技术大学 自动目标识别重点实验室, 湖南 长沙 410073
针对自动目标识别需求, 提出了一种激光与红外融合目标识别方法。首先分别对激光与红外两类单源数据分别提取小波矩和投影轮廓特征来表征目标; 其次, 将两类单源特征进行组合, 并对组合后的特征进行约简。考虑到组合多个约简在进行分类时将产生互补信息, 基于三种不同观点的约简提出了一种差异性组合分类器的构建方法, 对约简后的激光和红外复合数据进行融合识别。最后, 通过对激光与红外仿真数据的实验, 验证了文中方法的有效性。
点云特征 红外特征 特征提取 特征约简 融合识别 point cloud feature infrared feature feature extraction feature reduction fusion recognition 红外与激光工程
2018, 47(5): 0526003
1 中国人民解放军 91336 部队，河北 秦皇岛 066326
2 海军工程大学 兵器工程系，湖北 武汉 430033
3 海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033
舰船在水面航行时，由于船体和水面的相互作用，在船后会形成一条清晰可见的V 形的尾迹，即Kelvin 尾迹。首先基于海浪谱模型，生成了粗糙海面的几何构型，并结合Kelvin 尾迹模型，完成海面Kelvin 尾迹的几何构型。然后，通过波面发射率计算、探测器视场模型建立及热像生成3 个步骤，完成海面Kelvin 尾迹的红外图像仿真。最后，根据尾迹与周围海水间的辐射温差，建立Kelvin 尾迹的探测模型。研究结果表明：探测天顶角越大，Kelvin 尾迹与周围海水间的发射率差异越明显，尾迹的红外图像特征越显著；同时，随着探测天顶角的增大，探测概率逐渐增大。
开尔文尾迹 红外特征 图像仿真 探测概率 Kelvin wake infrared characterizations image simulation detection probability
1 镇江船艇学院 船艇动力指挥系，江苏 镇江 212003
2 海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033
舰船驶过海面后会形成一条长度可达数千米且持续很长时间的尾迹区。这种显著特征为利用尾迹波的红外特征来探测舰船提供了依据。从舰船尾迹区特点出发，实现了尾迹波的可视化仿真。在Cook-Torrance光照模型的基础上建立了适用于舰船尾迹波的红外成像模型。采用射线跟踪算法，并综合考虑太阳辐射、天空背景辐射和大气传输等环境因素的影响，得到了不同探测条件下舰船尾迹波的红外成像特征。结果表明：俯仰角较小时海面整体较暗，舰船尾迹波特征明显；俯仰角较大时海面整体较亮，舰船尾迹波特征减弱；开尔文尾迹的成像特征受气温变化影响较小，湍流尾迹在低俯仰角低气温时为一条暗带，高气温时为一条亮带；海面风速增加，开尔文尾迹最终会无法分辨，湍流尾迹成为唯一可识别的舰船尾迹波特征。
红外特征 舰船尾迹波 射线跟踪 红外探测 开尔文尾迹 光照模型 infrared characterization ship wake ray tracing infrared detection Kelvin wake illumination model
地面**车辆有诸多热源, 在行驶过程中, 车体与不断变化的地物背景热惯量差异悬殊, 使得车辆与地物背景红外特征存在较大差异, 易被红外成像侦察设备和制导**识别和跟踪。文中提出了通过红外特征隐身、特征示假和特征变化来破坏红外成像探测, 并研究了基于相变温控装置、低发射率光子晶体装置、热源疏导与隔热装置、动态电致变温装置和应急红外对抗装置组成的车辆红外特征控制系统, 经样件试验验证了应用效果明显。
红外特征控制 红外对抗 红外特征 隐身 相变温控 infrared signature control infrared warfare infrared signature stealth phase change temperature control
1 中国人民解放军91336部队， 河北 秦皇岛 066326
2 海军工程大学兵器工程系， 湖北 武汉 430033
3 中国人民解放军92054部队， 福建 宁德 352103
随着红外探测技术的飞速发展，地物背景红外特征研究也 具有越来越重要的**意义。根据热平衡方程建立了地物背景表观温度的经验模型，并推 导出了与4种基本气象参数相关联的背景表观温度表达式。在此基础上，运 用最小二乘法对实测数据拟合出了未知参数bi (i=1 ～ 5)。经对比发现，模拟结果与实测结 果基本相符，其误差控制在3.5℃以内。模拟结果很好地反映出了背景表观温度的基本走 势。在缺少有效观测手段时，这种方法可以快速地对地物背景的表观温度给出较好的初步 估计。通过误差分析，发现环境温度的测量精度对背景温度计算精度的影响最为明显。
地物背景 红外特征 气象参数 最小二乘法 温度场 ground-object background infrared characteristics meteorological parameter least square method temperature field
