[發(fā)明專利]海霧條件下船載紅外探測系統(tǒng)有效作用距離的兩步計算法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810259827.2 | 申請日： | 2018-03-27 |
| 公開（公告）號： | CN108732643B | 公開（公告）日： | 2019-07-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李偉;龍飛;孫續(xù)文;李輝;徐軒彬;唐君 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國人民解放軍海軍大連艦艇學院 |
| 主分類號： | G01V13/00 | 分類號： | G01V13/00;G01V99/00 |
| 代理公司： | 大連理工大學專利中心 21200 | 代理人： | 溫福雪 |
| 地址： | 116018 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 海霧 紅外探測系統(tǒng) 有效作用距離 船載 海洋環(huán)境 紅外系統(tǒng) 能力指數(shù) 探測 有效探測距離 計算模型 交互影響 濃度數(shù)據(jù) 評估模型 探測距離 有效解決 綜合考慮 失靈 研究 作戰(zhàn) | ||
本發(fā)明屬于紅外系統(tǒng)在復(fù)雜海洋環(huán)境下的作戰(zhàn)使用研究領(lǐng)域，涉及一種海霧條件下新型船載紅外探測系統(tǒng)有效作用距離的兩步計算法。海霧條件下新型船載紅外探測系統(tǒng)有效作用距離的兩步計算法，包括以下步驟：第一步，首先根據(jù)海霧濃度數(shù)據(jù)進行第一步計算，得到理論探測距離；第二步，建立評估模型，求取探測能力指數(shù)；第三步，根據(jù)探測能力指數(shù)進行第二步計算。本發(fā)明從實地調(diào)查研究的實際出發(fā)，提出了以兩步計算法來求取紅外系統(tǒng)在海霧中的有效探測距離，計算模型綜合考慮了人、海洋環(huán)境和設(shè)備三方交互影響的因素，有效解決了單純依靠海霧信息而出現(xiàn)的“計算失靈”問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于紅外系統(tǒng)在復(fù)雜海洋環(huán)境下的作戰(zhàn)使用研究領(lǐng)域，涉及一種海霧條件下船載紅外探測系統(tǒng)有效作用距離的兩步計算法。
背景技術(shù)
在船只船載設(shè)備所包括的各類探測手段中，紅外熱成像探測系統(tǒng)以其被動探測、設(shè)備輕便靈活、目標虛警率低等突出優(yōu)點越來越受到世界各國的重視。船載紅外系統(tǒng)不僅可以晝夜工作，還可以彌補雷達探測的不足，實現(xiàn)全方位、全時域的探測跟蹤，這些優(yōu)點非常重要。在地緣政治緊張時，軍艦經(jīng)常被要求保持對目標的有效跟蹤，而雷達照射通常被認為是某種挑釁行為，這時，被動探測的紅外系統(tǒng)便可以大行其道。
作為一種船載設(shè)備，船載紅外系統(tǒng)在作戰(zhàn)使用中必然受到海洋環(huán)境的制約，而在眾多的海洋氣象條件中，海霧是遭遇最多、影響最深的因素。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，世界海洋表面的絕大部分都會發(fā)生海霧，有三分之一的海域年均海霧時間達兩個月之久，海霧是影響船載紅外探測系統(tǒng)正常使用的嚴重障礙。就船載紅外傳感器來講，其工作波段主要集中在8-12微米波段，海面空氣中懸浮的海霧霧滴會對波段紅外輻射產(chǎn)生衰減作用，在海霧條件下，尤其是在能見度不足千米的海霧中，有效探測距離將急劇降低，有時甚至不能使用。
在世界范圍內(nèi)，由于新式船載紅外探測系統(tǒng)裝艦時間較晚，關(guān)于其作戰(zhàn)使用、尤其是受海洋環(huán)境的影響方面的研究相對較少，國內(nèi)外均沒有公開的權(quán)威的研究；在民用的紅外設(shè)施(典型的如美國“FLIR”系列)的使用說明中，也基本沒有不良氣象條件下使用的性能描述。有一些零星的關(guān)于8-12微米波段霧中衰減的研究也是內(nèi)容淺顯，僅僅根據(jù)瞬間的霧濃度利用米氏公式計算求得，沒有經(jīng)過實踐的檢驗。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明計算模型綜合考慮了人、海洋環(huán)境和設(shè)備三方交互影響的因素，解決了單純依靠海霧信息而出現(xiàn)的“計算失靈”問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種海霧條件下船載紅外探測系統(tǒng)有效作用距離的兩步計算法，步驟如下：
第一步：首先根據(jù)海霧濃度數(shù)據(jù)進行第一步計算，得到理論最大探測距離。
在實際應(yīng)用中，較大范圍海空的詳細海洋氣象信息，由大型計算機數(shù)值模擬系統(tǒng)推演獲得，常用的有WRF、MM5和RAMS。只要輸入所需的邊界條件，經(jīng)系統(tǒng)運行后便能獲得所需空間的海霧微物理結(jié)構(gòu)。在海霧條件下，尤其是在較濃海霧中，海霧氣溶膠粒徑尺度與船載紅外傳感器的工作波段相差無幾，此波段紅外輻射衰減遵從米氏散射定律。根據(jù)米氏散射的光學公式，若海霧的含水量為W，單位為g/m3，在正常情況下紅外系統(tǒng)的正常探測距離為d(km)，在較濃海霧條件下理論最大探測距離為dx(km)，則根據(jù)米氏散射公式各參數(shù)之間具有如下關(guān)系：
dx即為第一步計算的結(jié)果。
所謂的“計算失靈”問題是指：在裝設(shè)備的實際使用中，我們發(fā)現(xiàn)，通過公式(1)計算所得的數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)不相吻合，尤其在霧濃度較大時差別很大，經(jīng)分析原因存在于以下四點：
①海霧濃度在空間上具有較大的不均勻性和時間上的不穩(wěn)定性；
②人與裝備的契合情況等等不一；
③紅外系統(tǒng)有著自身的固有特點；
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