基于信杂比的高超声速飞行器红外探测谱段分析

以典型吸气巡航式和助推滑翔式两类高超声速飞行器为研究对象,采用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程和流固耦合模型计算流场分布,采用逆向蒙特卡罗方法计算高超声速飞行器本体光谱辐射特性;进一步考虑探测场景中的海面背景和临边大气背景辐射特性以及大气传输特性,基于探测信杂比分析高超声速飞行器的最优红外探测谱段。分析结果表明:在采用对地模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.1)μm、(4.2~4.4)μm、(5.2~7.8)μm谱段;在采用临边模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(3~5)μm谱段;在采用对地模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.2)μm、(4.2~4.6)μm、(5.4~7.5)μm谱段;在采用临边模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.7~5.0)μm谱段。

星载多谱段双视场紫外大气探测仪

针对天底和临边综合紫外大气探测的需求,分析了天底和临边双视场观测原理和技术指标,设计和研制了多谱段双视场紫外大气探测仪原理样机。该样机光学系统由前透镜组、环形透镜、中继透镜组和窄带滤光片组成,3个工作谱段的中心波长分别为265nm、295nm和360nm,带宽均小于20nm,天底视场为10°,临边视场为360°（141.8°~146.6°）,焦距为5mm,F数为3.3,通过切换窄带滤光片完成3个谱段的探测。多谱段双视场紫外大气探测仪整机质量约为3kg,体积为Φ90mm×300mm。对样机的静态传递函数和像面照度均匀性进行了测试。测试结果表明,在特征频率38.5lp/mm处,天底视场的静态传递函数为0.24,临边视场的静态传递函数为0.22,像面照度均匀性为94%,均优于设计指标要求。该原理样机体积小、重量轻,满足空间光学遥感仪器小型化和轻量化的要求。

一种基于波长生长的红外预警谱段选择方法

分析了不同谱段选择模型的优缺点和适用场景,在此基础上提出了一种基于波长生长的谱段选择方法。将谱段选择分为确定中心波长和选择带宽两步,首先基于目标背景在入瞳前的视在对比度确定最优中心波长;然后以综合信噪比为目标函数选择合适带宽。在具体方法上,利用谱段连续性,通过中心波长迭代生长确定最佳探测谱段,针对一般区域生长可能陷入局部最优解的情况提出改进方法,基于多个种子波长进行生长,取连续局部最优解的最大并集作为全局探测谱段。通过谱段选择实例计算了典型预警场景下的最优谱段;然后讨论了目标辐射强度、背景杂波、探测器噪声和空间分辨率对谱段选择的影响,得出对多种条件适应性较好的预警谱段为2.608~2.915μm和4.193~4.464μm。本文提出的改进方法收敛性好,精度较高。

拼接红外探测器技术研究

红外探测器作为空间红外预警卫星的核心部件,随着红外探测器性能的不断提升,采用更大规模,更多谱段的红外探测器焦平面阵列是未来预警用红外探测器的发展趋势。通过多芯片,多谱段集成拼接制备出线列规模更长的红外探测器,以满足红外预警卫星大视场、高分辨率以及多光谱探测的能力。本文对国内外多芯片,多谱段拼接红外探测器组件发展现状以及技术路线进行对比,对小型化拼接探测器在其他领域的使用前景展望,最后点出大尺寸拼接红外探测器研制目前存在的主要问题。

天基观测条件下复杂环境对空中弱小目标可探测性的影响

针对天基观测复杂环境下空中弱小目标远程广域探测的需求立足于天基光学探测链路分析太阳光照、云层及地表等复杂背景环境与目标辐射的相互作用机理在此基础上提出影响天基目标光学特性的探测场景环境要素然后结合目标的可探测性表征分析在不同探测谱段情况下不同光照、地表背景类型及云层等复杂环境要素对目标可探测性的影响规律最后以某典型目标为例结合现有的目标特性认知与理论建模分析得出复杂环境要素的影响排序并根据目标信杂比随谱段的变化特性提出探测谱段的优选建议为我国隐身/反隐飞行器设计、探测系统设计及信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.

不同背景下高超声速飞行器红外可探测性分析

为了选择设计红外预警卫星的最优探测谱段范围,采用一种基于目标与背景对比度确定探测谱段的方法,在综合考虑目标、背景及探测方向等因素、结合探测器参量的前提下,分别对类HTV-2飞行器在不同工况、不同观测角度和不同波长范围内的辐射强度、多种地球/大气背景辐射及不同情况下的目标背景对比度进行了理论分析和仿真。结果表明,针对类HTV-2飞行器,正俯视观测时,在30km高度、马赫数Ma=7和50km高度、马赫数Ma=17两种工况下,任一背景下,目标与背景对比度在2.65μm^2.85μm谱段处都较大。该结果对探测这一类目标时的谱段选取具有重要参考价值。

微波无源遥感有效载荷现状与发展

针对微波无源遥感有效载荷这一卫星有效载荷中发展最早、最成熟的子领域,对从20世纪60年代至今,世界范围内在轨与在研共17个具有代表性的载荷产品进行了研究。综合分析了微波无源遥感载荷在气象、海洋、陆地、大气环境及深空微波遥感等应用领域的发展现状,归纳出无源微波遥感有效载荷向定量应用、功能复合、主被动一体、体制混合、太赫兹探测等方向的发展趋势。总结了我国与欧美发达国家在系统应用水平、反演处理能力、关键部组件性能、研发条件等方面存在的差距,提出了后续发展静止轨道毫米波亚毫米波探测仪、一体化微波成像探测仪、太赫兹冰云探测仪、L波段土壤湿度微波探测仪、亚毫米波临边探测仪、行星探测仪等载荷的设想。