艦船紅外輻射特性三維全景仿真.pdf

1、在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，有關(guān)目標(biāo)準(zhǔn)確、完整的紅外成像特征，已成為目標(biāo)探測(cè)、制導(dǎo)、識(shí)別和跟蹤的基礎(chǔ)。紅外制導(dǎo)武器已經(jīng)成為海面艦船的主要威脅之一。隨著紅外成像技術(shù)的發(fā)展和對(duì)紅外材料研究的深入，紅外探測(cè)裝置在辨別目標(biāo)、確認(rèn)目標(biāo)、排除干擾方面的能力越來(lái)越強(qiáng)，紅外制導(dǎo)武器對(duì)海面艦船的威脅將會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重。因此對(duì)艦船的紅外輻射特性進(jìn)行仿真研究具有重要的戰(zhàn)略意義。 本文針對(duì)我國(guó)海軍某一具體艦艇進(jìn)行仿真建模，計(jì)算及分析了該艦在不同環(huán)境工況下的溫度場(chǎng)和紅外輻射

2、場(chǎng)。在3D建模工作中，采用了模塊化的建模方法，極大的方便了模型的改進(jìn)和修正工作。在完成整艦的實(shí)體建模之后，采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，并進(jìn)行輻射角系數(shù)的計(jì)算。最后，將所得面元的信息導(dǎo)出，采用VC++開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行溫度場(chǎng)和輻射場(chǎng)的計(jì)算。 在實(shí)際的探測(cè)過(guò)程中，探測(cè)器所接受的能量是艦船自身的輻射能量以及背景（海面背景和天空背景）的輻射能量之和，并且，探測(cè)器是通過(guò)比較和艦船自身和背景的亮度差來(lái)識(shí)別目標(biāo)的。因此，對(duì)背景進(jìn)

3、行紅外仿真建模是有必要的。在各種不同用途的天空及太陽(yáng)輻射計(jì)算軟件中，LOWTRAN7在非氣象領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同，并且其精度已能達(dá)到計(jì)算要求。因此，采用LOWTRAN7模擬天空背景及太陽(yáng)輻射。由于風(fēng)浪等作用，實(shí)際的海面并非鏡面，而是充滿不斷起伏的波浪，因而不能當(dāng)作灰體來(lái)處理。為模擬實(shí)際海面的輻射，采用COX-MUNK概率海面模型描述海面波浪起伏，并計(jì)算了粗糙海面的方向-方向反射率以及定向發(fā)射率，研究了粗糙海面的輻射特性和風(fēng)速的關(guān)系。

4、 在軟件的開(kāi)發(fā)上面，程序源代碼全部采用VC++語(yǔ)言編制。整個(gè)程序包含了艦船的溫度場(chǎng)和輻射場(chǎng)計(jì)算模塊、太陽(yáng)和天空背景模塊、波浪海面模塊以及大氣傳輸模塊。其中在波浪海面模塊，太陽(yáng)和天空背景模塊，大氣傳輸模塊上的開(kāi)發(fā)上，采用了“軟件模擬”和“數(shù)據(jù)輸入”兩種方法，“軟件模擬”工作方式將由系統(tǒng)計(jì)算生成對(duì)應(yīng)的背景和大氣參數(shù)；“數(shù)據(jù)載入”允許用戶通過(guò)數(shù)據(jù)文件直接輸入背景和大氣參數(shù)。這樣可以使用戶將實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)載入，進(jìn)行仿真計(jì)算，以便檢驗(yàn)仿真計(jì)算