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基于MODTRAN的大气透过率红外系统作用距离的研究

贾全涛  
【摘要】:红外热成像系统的性能表征方法和理论建模是当今红外成像系统评估技术研究的热点和难点。作用距离作为红外成像系统的主要的战术指标之一,是评价系统性能的主要参量,它的估算对红外热成像系统的设计、研发和生产有着重要的意义。 本文分析和推导了红外热成像系统的作用距离公式,在推导过程中从目标和背景的红外辐射特性、地球大气的吸收、散射和衰减及系统自身性能三个方面介绍了系统作用距离的影响因素。在分析了目标背景辐射特性的基础上,结合国际公认的MODTRAN软件设置了大气参数,着重考虑了大气浓度、水平和倾斜方向分别对红外辐射传输造成的影响,同时考虑了不同大气层中水蒸气、二氧化碳、臭氧及其它微量气体、气溶胶和不同气象条件对红外辐射传输的衰减作用,计算出以上大气参数时不同光谱带的大气透过率。然后利用光谱间隔等分法再次对MODTRAN计算数据进行处理,并建立了相同条件下的数据库,在保持了光谱吸收原有变化趋势的情况下简化了大气透过率的计算,利用逐次逼近法,对不同海拔、不同气体浓度、不同天顶角时红外热成像系统作用距离进行了编程计算和分析。最后结合Catherine-GP型热像仪的系统参数,计算了特定天气条件下典型目标的作用距离,与实际测量结果有较好的符合。说明利用光谱间隔等分法建立的数据库模型以及采用逐次逼近法的编程计算方法是可靠的,使红外热成像系统对点目标作用距离的判断更加准确,同时判断时间也大大缩减。


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