[發明專利]一種天基紅外空中目標探測波段選取方法

在審

• 申請號: 202110800029.8
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113589312A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 饒鵬;朱含露;陳略
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01S17/50
• 分類號: G01S17/50;G01S17/00;G01S7/48
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 劉潔

1.一種天基紅外空中目標探測波段選取方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：收集常見空中目標和不同類型背景的各項參數，構建目標和背景輻射特性模型，分別獲取目標和背景的輻射通量與波長的關系φ_tar(λ)和φ_bk(λ)，其中φ為輻射通量，λ為波長；

步驟二：根據Silk統計方差的方法定義雜波，并進一步得到在天基目標探測過程中的信雜比SCR(λ₁,Δλ)：

步驟三：定義信噪比：信號的輻射通量轉化為信號電子數N_S(λ₁,Δλ)，如下所示：

N_S(λ₁,Δλ)＝φ_q·η·t_int(e/pixel) (4)；

信噪比SNR(λ₁,Δλ)的表達式如下所示：

步驟四：結合公式(3)和(5)可以得到SNCR聯合參數公式：

步驟五：結合公式(6)可以得到天基空中目標探測的起始波段λ_int和波長間隔λ_dif：

2.根據權利要求1所述的一種天基紅外空中目標探測波段選取方法，其特征在于：所述的步驟一中目標的輻射通量與波長的關系φ_tar(λ)的確定：

全面分析空中目標輻射特性，從目標的幾何尺寸、運動特性、蒙皮溫度、蒙皮及尾焰的發射率、尾噴口和尾焰的溫度變化出發，構建目標的輻射特性模型，獲得目標自身光譜輻射通量φ_tar(λ)與波長λ的關系：

其中，I_tar(λ)為目標輻射強度，R為衛星軌道高度，H為目標離地面高度，n為目標再焦平面上的像元數，τ(λ)為大氣透過率，τ₀(λ)為光學系統效率，K(λ)為能量集中度，A_r為入瞳面積。

3.根據權利要求2所述的一種天基紅外空中目標探測波段選取方法，其特征在于：所述的步驟一中背景的輻射通量與波長的關系φ_tar(λ)的確定：

引起背景輻射的主要輻射源有太陽、大氣、云和地物，太陽輻射通過直接或間接的方式反射或散射影響目標輻射特性；地表自身多次發射輻射和散射構成的地表輻射；大氣自身熱輻射和環境輻射散射，這幾類輻射源的疊加即為總的背景輻射；對這幾個主要的背景輻射源進行分析，獲得背景輻亮度輻射特性模型L_bk(λ)，進一步求得背景的輻射通量：

φ_bk(λ)＝I_bk(λ)Ωτ(λ)τ₀(λ)K(λ)A_r (2)

其中，Ω是瞬時視場立體角。

4.根據權利要求3所述的一種天基紅外空中目標探測波段選取方法，其特征在于：所述的步驟二中式中，為起始波長λ₁，波段寬度Δλ的目標輻射通量均值，是目標光譜輻射通量φ_tar(λ)在此波段上的積分，為起始波長λ₁，波段寬度Δλ的目標周圍局部范圍內的背景輻射通量均值；σ_φc(λ₁,Δλ)為目標周圍局部范圍內的背景輻射通量標準差。

5.根據權利要求4所述的一種天基紅外空中目標探測波段選取方法，其特征在于：所述的步驟三中φ_q為光敏面上的光子輻射通量，photon·s^-1，η為量子效率，t_int為積分時間；N_S(λ₁,Δλ)為波段Δλ上的光電流信號電子數，N_rd為波段Δλ上的讀出噪聲，N_d為波段Δλ上的暗電流噪聲。