目標(biāo)紅外輻射特性研究無(wú)論是在民用還是軍事,理論還是實(shí)踐都有著十分重要的研究意義。能根據(jù)探測(cè)目標(biāo)選擇系統(tǒng)的波段以及性能;能為檢測(cè)、跟蹤提供一些基本的光譜特征;能幫助紅外探測(cè)以及隱身提供依據(jù),增強(qiáng)偵查與反偵察能力。在林火檢測(cè)、海上救援、夜視偵查、導(dǎo)彈防御等方面有著廣泛應(yīng)用。紅外輻射特性測(cè)量是利用成像系統(tǒng)獲取目標(biāo)在某一波段下的輻射圖像,根據(jù)系統(tǒng)輻射標(biāo)定、大氣修正算法及特性反演得到目標(biāo)輻亮度、輻射能量。針對(duì)目前輻射特性研究實(shí)驗(yàn)中反演特性精度有限的問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一套完整的提高精度的輻射測(cè)量方法。本文從理論仿真和測(cè)量實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)目標(biāo)的紅外輻射特性進(jìn)行了深入研究。研究了輻射傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)及影響因素,提出了紅外光學(xué)系統(tǒng)標(biāo)定的快速定標(biāo)方法,以及能夠提高精度的合作方案下大氣修正方法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)輻射測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了分析。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:1.波段選擇及技術(shù)路線制定。基于理論和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的分析,研究了光學(xué)系統(tǒng)性能及不同波段探測(cè)器的特點(diǎn),分析了地面典型目標(biāo)和背景的輻射特性;并從實(shí)驗(yàn)角度出發(fā),研究了輻射測(cè)量系統(tǒng)組成,制定了目標(biāo)紅外輻射特性測(cè)量的技術(shù)路線:輻射定標(biāo)、大氣修正、目標(biāo)反演。2.輻射定標(biāo)技術(shù)。針對(duì)系統(tǒng)在不同積分時(shí)間下響應(yīng)不同的問(wèn)題,研究了系統(tǒng)輸出與積分時(shí)間、入射輻射之間的關(guān)系,提出了一種快速輻射定標(biāo)的方法,完善了模型,實(shí)現(xiàn)了誤差在1%以?xún)?nèi)的精度。利用高精度面源黑體對(duì)長(zhǎng)波探測(cè)器進(jìn)行非均勻校正和絕對(duì)定標(biāo),以及用中波探測(cè)器在恒溫箱內(nèi)進(jìn)行不同背景溫度下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的正確性。3.大氣修正技術(shù)。研究了利用大氣傳輸修正軟件和基于黑體的實(shí)時(shí)校正方法,提出了一種結(jié)合兩種方法的合作方案,既能保證實(shí)用性又能提高精度,實(shí)現(xiàn)了10%的精度提高。利用大氣傳輸修正軟件MODTRAN仿真分析了成像過(guò)程中大氣吸收、氣溶膠散射、傳輸距離等因素對(duì)中波3~5μm和長(zhǎng)波8~12μm輻射特性研究的影響;對(duì)太陽(yáng)光度計(jì)CE318反演氣溶膠厚度的算法進(jìn)行了研究;用不同方法對(duì)不同距離下的目標(biāo)進(jìn)行了大氣修正、目標(biāo)反演實(shí)驗(yàn)。綜上所述,本文提出的目標(biāo)紅外輻射測(cè)量方法可行、有效,對(duì)日后的理論與實(shí)驗(yàn)研究有一定的意義和參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN21
【部分圖文】：

圖 1.1 毛伊島觀測(cè)站Figure1.1 Maui observation station輻射測(cè)量系統(tǒng)包括由飛機(jī)做載體的機(jī)載系統(tǒng)和由氣球做載體比如上世紀(jì) 80 年代美國(guó)的球載計(jì)劃 BAMM，通過(guò) 2.5~5μm進(jìn)行紅外測(cè)量；1992 年美國(guó)將機(jī)載信號(hào)系統(tǒng) MATS 安裝在波段測(cè)量。天基輻射測(cè)量系統(tǒng)是指將器件安裝在衛(wèi)星、導(dǎo)彈、火0 年代起，美國(guó)進(jìn)行了 NFIRE 衛(wèi)星計(jì)劃、MSTI 計(jì)算、LACE 計(jì)劃等多項(xiàng)星載輻射測(cè)量系統(tǒng)；并針對(duì)導(dǎo)彈識(shí)別和中段反制T 油箱碎片特征計(jì)劃和 FAIR 伴飛計(jì)算，提高了高空中的識(shí)別技可見(jiàn)，國(guó)外在目標(biāo)的紅外輻射特性研究方面知識(shí)全面、系統(tǒng)完內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀外的研究相比，我國(guó)對(duì)輻射特性研究技術(shù)的研究開(kāi)始較晚，所還是測(cè)量實(shí)驗(yàn)都還有待完善[12]。在仿真計(jì)算方面，高校和研究

第 2 章 紅外輻射特性研究技術(shù)路線及基本原理紅外輻射是熱輻射的一種，遵循其基本規(guī)律，紅外系統(tǒng)通過(guò)把人眼看不到外輻射轉(zhuǎn)化為圖像，通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得輻射量。輻射特性研究主要包括仿真和輻射測(cè)量實(shí)驗(yàn)。本章從實(shí)驗(yàn)角度給出了輻射測(cè)量的技術(shù)路線：輻射定標(biāo)、修正、目標(biāo)反演。從仿真方面介紹了基本輻射量和基本原理；分析了典型目背景的輻射特征；根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的性質(zhì)不同給出了探測(cè)器波段的選擇。.1 紅外輻射測(cè)量技術(shù)路線紅外輻射測(cè)量實(shí)驗(yàn)是獲得目標(biāo)真實(shí)輻射特性的直接手段，通過(guò)紅外探測(cè)器輻射強(qiáng)度，再將信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)輻射定標(biāo)、大氣修正和目標(biāo)反得目標(biāo)的輻射特性，系統(tǒng)組成如 2.1 所示。

黑體的出射度0M ，式子如下：1 201 2( ) M MM f T 于所有波段的全輻射，反映了一個(gè)物體對(duì)某一波都強(qiáng)，弱則都弱。定律輻射能力分布的規(guī)律，即溫度與出射度bM 的關(guān)215 5/2 1 11exp( ) 1 b c ThccMhcekT溫度，單位K ； 是輻射波長(zhǎng)，單位 m；c 是是玻爾茲曼常數(shù)；1c 、2c 是第一、二輻射常數(shù)了 500K-1000K 溫度的黑體輻射的光譜分布曲線
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2847310