基于MODTRAN的復(fù)雜大氣條件下紅外系統(tǒng)作用距離計(jì)算.pdf

1、近年來，由于紅外成像系統(tǒng)能夠在夜間和惡劣氣象條件下工作，作用距離較遠(yuǎn)，且為被動(dòng)工作方式，不易被發(fā)現(xiàn)和干擾，受到了世界各國(guó)的重視，被廣泛應(yīng)用于航空航天偵查、遙感、夜視、成像制導(dǎo)跟蹤、天文學(xué)、醫(yī)療成像、工業(yè)故障診斷等軍事和民用領(lǐng)域。因此，紅外成像系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)對(duì)理論研究和實(shí)際應(yīng)用有非常重要的意義。作用距離是紅外成像系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，對(duì)紅外成像系統(tǒng)的作用距離進(jìn)行評(píng)估對(duì)提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平、降低成本、縮短研制周期有著重要的意義。
　　紅外成

2、像系統(tǒng)的作用距離與許多因素有關(guān)，主要有：目標(biāo)的紅外輻射特性、紅外輻射在大氣中的傳輸特性以及紅外成像系統(tǒng)自身的性能等。本文推導(dǎo)和分析了紅外成像系統(tǒng)的作用距離公式，從目標(biāo)和背景的紅外輻射特性、大氣對(duì)紅外輻射的吸收、散射和衰減及系統(tǒng)自身性能三個(gè)方面介紹了影響紅外成像系統(tǒng)作用距離的因素。大氣環(huán)境對(duì)紅外輻射傳輸?shù)挠绊懞艽?，是影響紅外成像系統(tǒng)作用距離的重要因素,且難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，是計(jì)算紅外成像系統(tǒng)作用距離的難點(diǎn)。
　　在大氣透過率的

3、處理上，本文采用國(guó)際公認(rèn)的MODTRAN軟件進(jìn)行計(jì)算。MODTRAN對(duì)大氣透過率的計(jì)算充分考慮了水蒸氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、臭氧等物質(zhì)對(duì)紅外輻射的衰減作用，以及大氣溫度、濕度、海拔高度、能見度、觀測(cè)路徑以及傳播距離等因素對(duì)透過率的影響，計(jì)算結(jié)果精確。通過設(shè)置 MODTRAN的大氣參數(shù)與探測(cè)方式等參數(shù)可得到所需的大氣透過率數(shù)據(jù)。根據(jù) MODTRAN所得數(shù)據(jù)，建立了一定大氣條件、不同海拔高度、不同路徑的大氣透過率的數(shù)據(jù)庫(kù)，供紅外成像系

4、統(tǒng)作用距離計(jì)算時(shí)調(diào)用，使作用距離更快捷、方便、精確。巡航導(dǎo)彈由于具有突防能力強(qiáng)、命中精度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)備受各國(guó)軍方重視，近年來已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要空襲利器。因此有效對(duì)抗巡航導(dǎo)彈是防空作戰(zhàn)面臨的重要問題。正確估算紅外成像系統(tǒng)對(duì)巡航導(dǎo)彈的作用距離是對(duì)其進(jìn)行探測(cè)預(yù)警和有效抗擊的基礎(chǔ)。根據(jù)本文所得作用距離公式及用 MODTRAN所得大氣透過率數(shù)據(jù)，以Catherine-GP型號(hào)的熱像儀為例，計(jì)算了此熱像儀對(duì)戰(zhàn)斧4巡航導(dǎo)彈的作用距離。計(jì)算