本文選題：地球紅外背景　切入點：空間目標　出處：《西安電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：在現(xiàn)代,空間環(huán)境中的各種飛行器對軍事和民用都起著越來越重要的作用,而對這些空間目標的識別和探測也將有更大的意義。空間目標的紅外特性是在對其進行探測和識別時的一個重要判斷標準,所以需要進行相關研究。本文以空間目標中的彈頭和誘餌目標為主要對象,研究了目標的自身紅外輻射特性和對背景輻射源的紅外散射特性。本文的主要內(nèi)容有:1、研究了空間目標的紅外背景輻射源,利用MODIS衛(wèi)星的陸地、海洋和云頂產(chǎn)品數(shù)據(jù),建立了不同時間地球表面和云頂溫度分布圖及地球表面發(fā)射率分布圖。通過獲得溫度場和發(fā)射率數(shù)據(jù),便可以建立在3~5μm和8~12μm兩個紅外波段的輻射亮度模型。因為云頂?shù)母叨扔绊懼频男再|(zhì),所以建立了云頂高度圖,分析了云頂?shù)母叨确植继卣鳌?、地球表面輻射和云頂輻射傳遞到空間目標時,大氣會對其產(chǎn)生衰減,同時大氣自己也會向外發(fā)出輻射,利用MODTRAN計算軟件對這兩部分進行了計算和分析。針對空間目標的特點,利用一種多項式擬合的方法對MODTRAN計算得到的大氣透過率和路徑輻射數(shù)據(jù)進行了處理,得到了其關于觀察角的擬合函數(shù),從而簡化計算,并更容易編程實現(xiàn)。利用一種大氣透過率的工程算法,獲得云頂?shù)侥繕酥g的透過率。3、確定空間目標接收到的輻射來源,利用目標的節(jié)點熱平衡方程,得到了目標表面的溫度場,建立了其在3~5μm和8~12μm兩個紅外波段的自身紅外輻射場。對分別利用角系數(shù)法和地球面元法計算得到的目標溫度進行了對比。分析了目標在是否有自旋、不同高度、不同目標形狀等情況下的溫度場和紅外輻射場的變化情況。4、為了計算空間目標對太陽、地球和經(jīng)過地球反射的太陽輻射的散射,介紹了一種利用基爾霍夫法近似計算不同材料在紅外波段的雙向反射分布函數(shù)的方法。在此基礎上利用不同方法計算了空間目標對這三種背景在兩個紅外波段的積分散射強度。討論了目標表面為朗伯面和非朗伯面以及目標對不同背景輻射源等情況下的積分散射強度。并把建立的真實地球背景,代入到計算中,使計算更加真實。5、在分析單個目標后,因為彈頭和誘餌是在一起飛行的,所以分析群目標的情況。研究了由兩個目標和三個目標組成的群目標時的整體溫度特性和整體紅外特性,并與單個目標的情況進行了對比。本文建立了空間目標的紅外輻射背景模型,并對單個和多個情況下的空間彈頭和誘餌目標的紅外特性進行了分析,為目標探測和真假目標的識別提供了理論支持。
[Abstract]:In modern times, aircraft in the space environment play an increasingly important role in both military and civilian life. And the recognition and detection of these space targets will be of greater significance. The infrared characteristics of space targets are an important criterion for their detection and recognition. So we need to do some research. This paper takes the warhead and decoy target in space target as the main object. The infrared radiation characteristics of the target and the infrared scattering characteristics of the background radiation source are studied. The main contents of this paper are: 1. The infrared background radiation source of the space target is studied. The data of the land, ocean and cloud top products of the MODIS satellite are used. The temperature distribution map of the earth's surface and cloud top and the emissivity distribution of the earth's surface are established at different times. The temperature field and emissivity data are obtained. The radiance luminance model can be established in the infrared bands of 3 ~ 5 渭 m and 8 ~ 12 渭 m. Because the height of the cloud top affects the nature of the cloud, the height map of the cloud top is established. The height distribution characteristics of the cloud top. 2. When the earth surface radiation and the cloud top radiation transfer to the space target, the atmosphere will attenuate it, and the atmosphere itself will emit radiation. The two parts are calculated and analyzed by MODTRAN software. According to the characteristics of space objects, the atmospheric transmittance and path radiation data calculated by MODTRAN are processed by a polynomial fitting method. The fitting function of the observation angle is obtained, which simplifies the calculation and makes it easier to program. Using an engineering algorithm of atmospheric transmittance, the transmittance between the cloud top and the target is obtained, and the source of radiation received by the space target is determined. Using the nodal heat balance equation of the target, the temperature field of the target surface is obtained. Its own infrared radiation field in the infrared bands of 3 ~ 5 渭 m and 8 ~ 12 渭 m is established. The target temperature calculated by the angular coefficient method and the Earth panel method is compared, and whether the target has spin or not at different altitudes is analyzed. The variation of temperature field and infrared radiation field in different target shapes. 4. In order to calculate the scattering of solar radiation from space targets to the sun, the earth and the reflected solar radiation through the earth, This paper introduces a method of approximate calculating the bidirectional reflectance distribution function of different materials in infrared band by using Kirchhoff method. On the basis of this, different methods are used to calculate the spatial target pairs of these three kinds of background in two infrared bands. The integral scattering intensity is discussed when the target surface is Lambert surface and non-Lambert surface, and the target has different background radiation sources. Into the calculation, which makes the calculation more real. 5, after analyzing a single target, because the warhead and the decoy fly together, So we analyze the situation of the cluster targets. We study the global temperature and infrared characteristics of the group targets, which are composed of two targets and three targets. The infrared radiation background model of space target is established, and the infrared characteristics of space warhead and decoy target in single or multiple cases are analyzed. It provides theoretical support for target detection and identification of true and false targets.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN211

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本文編號：1667216