[发明专利]基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法

说明书

本发明提出一种基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法。首先对地空探测目标和背景辐射进行分析，从对比度的角度对红外系统作用距离建模，其次调用Lowtran7大气软件生成不同大气情况下大气辐亮度和大气透过率与波长、路径距离和观测天顶角的数据库，利用光谱分割方法对离散数据积分，计算对应路径距离下的作用距离，求出使路径距离与计算得到距离相等的最大路径距离，作为红外系统最终的作用距离。本发明方法具有效率高、适用性强、计算准确性高等特点。

技术领域

本发明属于红外系统建模仿真技术领域，主要是红外系统对目标探测作用距离建模技术领域，具体涉及一种基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法。

背景技术

红外成像系统由于在不良气候或者夜间的跟踪、制导等方面具有巨大优势，因此得到了越来越广泛的应用，红外成像系统性能评价的重要性也越来越突出。对红外成像系统而言，作用距离是其最重要的评价指标，作用距离指的是在一定大气条件下，红外成像系统对目标发现、辨别或识别的最远距离。作用距离评价的方法主要有两种：测量法和模型法。测量法是在实际的外场对作用距离进行测量，该方法物资材料消耗巨大，成本高昂，并且整个测量过程会受到外场环境、鉴定时间等因素的限制或影响；模型法将计算机作为工具，通过充分模拟实际红外场景来预测作用距离，该方法消耗少，成本低，在红外成像系统作用距离评价中得到广泛应用。

作用距离模型法可以从噪声等效温差、对比度和信噪比等几个方面出发。噪声等效温差法需要在目标背景温差不大时才能做近似，对于温差较大的探测场景不具有普遍适用性。在模型建立过程中，大气传输参数受到环境等因素的影响而变化复杂，在作用距离的计算中一直是一个难以克服的障碍。大气传输参数包括大气辐亮度和大气透过率，现在国内对大气辐亮度和大气透过率计算的途径一般有两种：利用专业软件进行精确计算或利用经验公式进行粗略计算。专业大气软件计算精度高但使用复杂，而经验公式通常比较简单，适用范围有限，计算误差大，且无法对复杂大气情况进行描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法，该方法在传统作用距离模型的基础上增加了对探测波长的修正，使用Lowtran7大气软件得到大气辐亮度和透过率的数据库，从而快速计算不同探测方式下不同目标的作用距离。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法，步骤如下：

步骤一，调用Lowtran7大气软件生成波长区间内每一个波数对应的大气辐亮度和大气透过率；根据每一个波数对应的大气辐亮度和大气透过率计算波长间隔之间的大气辐亮度和大气透过率，形成大气辐亮度和大气透过率数据库；

步骤二，计算目标辐亮度和背景辐亮度；

步骤三，根据作用距离方程求解出最大作用距离；

空基红外成像系统对地面目标探测的作用距离方程如公式(1)所示

地基红外成像系统对空中目标探测的作用距离方程如公式(2)所示