[发明专利]一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法

权利要求书

1.一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：目标红外特性计算；

步骤S2：选择探测模式；

步骤S3：确定探测谱段；

步骤S4：分析与确定需要获得的图像信噪比；

步骤S5：确定天基红外探测载荷指标；

步骤S6：目标运动态势积累与跟踪。

2.如权利要求1所述的一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法，其特征在于：所述的步骤S1包括，目标红外特性包括目标反射的太阳辐射能量、目标反射地球的辐射能量及目标自身的辐射能量；

其中，根据目标的空间位置和姿态，光照条件，外热源辐照角稀疏、结合目标内部热源计算目标瞬态温度场，利用黑体目标发射特性计算目标自身的辐射能量；

在目标的双向反射分布函数缺省状态下，利用郎伯反射模型计算目标反射特性，计算目标表面的反射率，并计算目标反射的太阳辐射能量和目标反射地球的辐射能量。

3.如权利要求1所述的一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法，其特征在于：所述的步骤S2包括，

当卫星、目标、地表处于同一直线时采用对地探测，影响探测的环境因素包括：来自大地和大气垂直向上产生的辐射；大气垂直方向的透过率；

当卫星、目标、地表不在一条直线时，采用临边探测，影响探测的环境因素包括：大气沿地表切线方向产生的辐射；大气沿地表切线方向的透过率。

4.如权利要求1所述的一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法，其特征在于：所述的步骤S4包括，

步骤S41：图像信噪比的约束

在单帧检测中，将热红外点目标探测系统视为窄带系统，根据二元信号检测理论，虚警率P_f与探测概率P_d之间满足以下关系

其中，erfc为互补误差函数，SNR_T表示图像信噪比；

在多帧检测中，使用M选N准则的多帧检测概率如下：

其中，p_i是第i帧检测时目标落入关联波门的概率，在仿真中p_i数值取1，C_Mⁱ为系数，P_d⁽¹⁾是第一帧的探测概率；

M选N准则的多帧虚警率的表达式如下：

其中是单个检测单元的多帧虚警率，N_P为帧数，其表达式如下：

其中，为单帧过门限率，可等价为单帧虚警率，S是关联波门内的象元个数；

根据星目相对运动速度v、探测距离L、仪器焦距F、象元尺寸A_d、探测频率f确定关联波门的象元数S；

并结合检测判据约束，计算不同图像信噪比要求的条件下，目标检测概率和虚警率之间的关系；

步骤S42：确定需要获得的图像信噪比

计算图像信噪比SNR_T，

式中，a₁为能量集中度，a_2(s)为跨像元影响，a_s为扫描损失，J_T为目标辐射强度；

图像信噪比可表示为：σ_c为背景抑制残差标准差，给定SNR_T时，由上式可得等效噪声辐射强度J_n为：

进一步可得统计相机信噪比与图像信噪比的换算关系为：

得到峰值相机信噪比与相机信噪比的换算关系为：

5.如权利要求1所述的一种天基探测与跟踪红外动态飞行目标的方法，其特征在于：所述的步骤S4包括，

峰值相机信噪比与各相关参量之间的关系如下：

式中，SNR_max为峰值相机信噪比，J_T为目标辐射强度，τ_a为大气透过率，τ₀为光学系统透过率，δ为载荷信号过程因子，D为相机入瞳直径(数值越高、系统性能越好)，Δf为探测器带宽。