【摘要】：針對探測環(huán)境的復(fù)雜性和目標(biāo)的多樣性,單模制導(dǎo)位標(biāo)指示系統(tǒng)已經(jīng)處于劣勢地位。而雙模制導(dǎo)能夠較好地匹配探測所存在的問題�，F(xiàn)有雙模制導(dǎo)主要類型有紅外/雷達(dá)、雷達(dá)/電視、紅外/紫外、毫米波/紅外、紅外雙波段等,但在可見/長波紅外方面研究較少。紅外成像具有穿透能力強(qiáng)、探測精度高,但易受紅外誘餌、煙幕、隱身的影響;可見光成像具有分辨率高、光譜信息豐富,但其圖像抗干擾能力差。因此,將可見/長波紅外復(fù)合,既可以在白天能見度較好的情況下對目標(biāo)進(jìn)行高分辨率成像,同時在夜間或者能見度較低的情況下對目標(biāo)進(jìn)行紅外輻射探測。本文通過對寬波段消色差、齊焦理論和最小可分辨溫差模型的分析,設(shè)計出一款折反射式雙波段共口徑復(fù)合制導(dǎo)位標(biāo)器光學(xué)系統(tǒng)。其工作波長為0.486~0.656μm、7.7~9.5μm,俯仰、偏航視場為-26°~+26°,焦距105mm,F數(shù)為2�？紤]氣動光學(xué)效應(yīng)對位標(biāo)指示器光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)的影響,建立湍流模型分析整流罩形變量,將最大形變量帶入光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行被動無熱化處理。根據(jù)紅外熱輻射和傳熱學(xué)基本原理,分析特征目標(biāo)表面熱量交換過程,按照“溫度-紅外輻射值-紅外圖像灰度值”路線模擬紅外圖像。選取電子像移補(bǔ)償方式對探測目標(biāo)相對于位標(biāo)指示器系統(tǒng)的像移運(yùn)動進(jìn)行像移補(bǔ)償。設(shè)計結(jié)果表明:雙波段共口徑復(fù)合制導(dǎo)位標(biāo)指示器光學(xué)系統(tǒng)滿足所要求的各項技術(shù)指標(biāo)。在-40℃~+60℃溫度范圍內(nèi)消熱差,成像質(zhì)量接近衍射極限。設(shè)計的雙波段光學(xué)系統(tǒng)具有共焦距特性且在不同溫度下可見/紅外熱離焦量在焦深范圍內(nèi)。滿足復(fù)合制導(dǎo)雙波段同步探測以及識別目標(biāo)信息的一致性。
【圖文】：

遠(yuǎn)距離、大目標(biāo)、高精度已成為目前精確制導(dǎo)領(lǐng)域的核心關(guān)鍵詞，紅外成像系統(tǒng)是紅外探測器接收物體熱輻射能量顯示目標(biāo)和背景相關(guān)信息的[21]，能實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)距離、標(biāo)物體的高精度探測、識別以及認(rèn)清目標(biāo)等任務(wù)。國內(nèi)紅外探測器技術(shù)相對落后，這制了實(shí)現(xiàn)接收目標(biāo)的紅外輻射，恰好能把目標(biāo)從背景中提取出來的作用距離要求。由同目標(biāo)和背景輻射特性的不同，其傳輸過程實(shí)際是能量的傳遞，對于實(shí)際物體為灰體，輻射傳輸經(jīng)過大氣層會受到一定程度的衰減[22]。同時目標(biāo)與背景存在溫差，應(yīng)考標(biāo)和背景輻射差異的影響。結(jié)合上述兩點(diǎn)建立適合于制導(dǎo)系統(tǒng)的作用距離模型，具體：.1 LOWTRAN 大氣輻射傳輸模型LOWTRAN 利用 Beer 定律檢驗(yàn)大氣輻射傳輸模型[23]，通過設(shè)置大氣模型、平流層流層、城市消光系數(shù)，VIS=5km、傳輸距離、天頂角等相關(guān)參數(shù)對大氣成分進(jìn)行分析體如下：

隨著傳輸距離的增加大氣透過率是減小的。圖 2.2 大氣透過率與傳輸距離的關(guān)系圖2.2 最小可分辨溫差（MRTD）建模用可控溫差的輻射源照射將目標(biāo)不同細(xì)節(jié)信息等效成橫縱比為 7:1 四條帶構(gòu)成的圖案[24]，放置此圖案在輻射能量一致的背景中，測試圖案的輻射能量經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)，被測系統(tǒng)接收輻射能量。測試人員通過熱像儀顯示設(shè)備觀察得到目標(biāo)的熱輻射圖像，當(dāng)測試人員恰好能將目標(biāo)等效條帶在熱像儀上分辨出（概率為 50%）四條帶時，此時測試環(huán)境中目標(biāo)和背景的溫度差異即為紅外熱輻射測試系統(tǒng)能將目標(biāo)和背景分辨出來的最小可分辨溫差 MRTD[25]。具體的裝置示意圖，如圖 2.3 所示。圖 2.3 MRTD 測試裝置示意圖噪聲等效溫差（NETD）是用于評價黑體目標(biāo)和背景處于特定溫度環(huán)境中，測試系統(tǒng)信噪比為 1 時，，黑體目標(biāo)和背景的溫差。是紅外成像光學(xué)系統(tǒng)特有的輻射評價指標(biāo)[26]。如公式（2.1）所示：
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TJ765.3;TN21;TP391.41

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