[發(fā)明專利]自適應(yīng)紅外雙波段被動測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710157705.8
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106872992B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付小寧;雷新忠;古麗軍;李保明
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)紅外雙波段被動測距方法，用于解決現(xiàn)有方法測距范圍小、目標(biāo)適用性和計算實時性差的問題。其實現(xiàn)步驟是：首先，利用紅外探測器對目標(biāo)進(jìn)行一次測量，根據(jù)目標(biāo)輻射經(jīng)大氣傳輸衰減后在不同波段傳感器上的輻照度比重不同，評估目標(biāo)類型；其次，利用溫濕度傳感器測量的溫度、濕度參數(shù)，計算出消光系數(shù)和大氣透過率；再將目標(biāo)等效為不同溫度的黑體，選擇兩個輻射能量較多的窗口作為工作波段，建立紅外雙波段被動測距模型；最后，利用紅外探測器對目標(biāo)進(jìn)行實時測量，應(yīng)用被動測距模型，解算目標(biāo)距離。本發(fā)明對于空中高溫目標(biāo)和地面常溫或低溫目標(biāo)均具有較大的測距范圍和較高的測距精度，可用于對空中和地面紅外目標(biāo)的被動定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電檢測與光電對抗技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種紅外目標(biāo)被動測距方法，可用于對空中和地面紅外目標(biāo)的被動定位。

背景技術(shù)

在電子對抗環(huán)境中，與主動測距的雷達(dá)系統(tǒng)相比，被動測距方法因其隱蔽性好和抗干擾能力強等優(yōu)點而備受追捧。紅外探測系統(tǒng)是典型的被動探測系統(tǒng)，由于它不會向?qū)Ψ侥繕?biāo)輻射任何能量，只是通過接收目標(biāo)輻射的熱能對目標(biāo)進(jìn)行探測和跟蹤，因而不易被對方目標(biāo)偵察或定位，具有極大的生存能力；與此同時，紅外探測系統(tǒng)還具有很強的辨?zhèn)文芰Γ虼?，紅外探測系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。資料顯示，國內(nèi)外基于大氣吸收特性的紅外被動測距根據(jù)波段選取可分為三大類：紅外單波段被動測距，紅外雙波段被動測距和紅外三波段被動測距。目前，美國空軍技術(shù)研究所已經(jīng)研究的“基于紅外及可見波段氧氣傳輸衰減的火箭羽流被動測距方法”(見文獻(xiàn)[1]:Vincent R A,Hawks M.R..Passive Ranging ofDynamic Rocket Plumes using Infrared and Visible Oxygen Attenuation[C]，Proc.Of SPIE Acquisition,Tracking,Pointing,and Laser Systems TechnologiesXXV，2010(8052):80520D-1.)，屬于紅外單波段被動測距的范疇，詳細(xì)地說明了O₂、CO₂的大氣傳輸特性，并證明了762nm附近波段只有氧氣吸收帶，不受天氣影響，其采用的逐線積分方法，雖然可以給出精確地帶平均吸收系數(shù)，但計算量過大，對系統(tǒng)資源占用過多，實時性差。在國內(nèi)，喬亞等人研究的“紅外雙色單站被動定位方法”(見文獻(xiàn)[2]:喬亞,路遠(yuǎn),楊華.紅外雙色單站被動定位方法[J].半導(dǎo)體光電,2014,35(1):100-103.)，屬于紅外雙波段被動測距的范疇，選擇0.75～3/3～5μm兩個大氣窗口作為工作波段，設(shè)計了合作目標(biāo)與非合作目標(biāo)的紅外雙色單站被動定位算法，通過實例計算的方式證明了該方法的正確性和有效性，分析了雙色消光系數(shù)差異大小以及目標(biāo)溫度高低對測距定位性能的影響，得出了雙色消光系數(shù)差異越小、目標(biāo)溫度越高，越有利于測距定位的結(jié)論，但該定位算法僅對1000K以上的空中目標(biāo)在20km的測距范圍內(nèi)才有較好的測距精度，對低溫目標(biāo)，如500K以下的物體，即使在5km的范圍內(nèi)，測距效果也很差，由此可知該定位算法對目標(biāo)的適用范圍較窄。路遠(yuǎn)等人研究的“紅外三色被動測距”(見文獻(xiàn)[3]:路遠(yuǎn),馮云松,凌永順,等.紅外三色被動測距[J].光學(xué)精密工程,2012,20(12):2680-2685.)，屬于紅外三波段被動測距的范疇，選擇8.5μm、9.0μm和9.5μm三個波長作為色比波段，推導(dǎo)了目標(biāo)輻射強度色比與目標(biāo)溫度、輻射傳輸距離、大氣消光系數(shù)之間的關(guān)系，在大氣消光系數(shù)相對固定時，通過測量不同波長的輻射強度比值對目標(biāo)進(jìn)行了測距，推導(dǎo)出了紅外三色比距離方程，但是該測距公式的探測精度嚴(yán)重受限于目標(biāo)所處的周圍環(huán)境和探測距離。

綜上所述，結(jié)合國內(nèi)外紅外被動測距發(fā)展的現(xiàn)狀，針對空中和地面不同溫度紅外目標(biāo)的定位，研究一種能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行實時快速距離解算的被動測距方法，增強測距方法適用性、提高測距精度和擴(kuò)寬測距范圍，是當(dāng)前亟需解決的問題，且具有重大研究意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述被動測距方法的不足，提出了一種自適應(yīng)紅外雙波段被動測距方法，以增強測距的適用性，擴(kuò)寬測距范圍，提高測距精度和系統(tǒng)的實時性。