[發(fā)明專利]一種天基紅外空中目標(biāo)探測波段選取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110800029.8
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113589312A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 饒鵬;朱含露;陳略
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)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(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 劉潔

本發(fā)明公開了一種天基紅外空中目標(biāo)探測波段選取方法，首先系統(tǒng)性地建立了空中目標(biāo)整體在紅外波段的輻射特性模型，再建立幾種常見背景的輻射特性模型；以目標(biāo)和背景的輻射特性為基礎(chǔ)，結(jié)合信噪比(SNR)和信雜比(SCR)提出信號?噪聲?雜波聯(lián)合比(SNCR)，以SNCR作為評價標(biāo)準(zhǔn)對目標(biāo)整體輻射特性強度進行評估；分別計算空中目標(biāo)在不同波段區(qū)間內(nèi)的SNCR值，確定SNCR的峰值區(qū)間，并以此區(qū)間作為天基空中目標(biāo)的探測波段。本方法可為提升天基紅外探測系統(tǒng)獲取到的目標(biāo)信號強度提供依據(jù)，提高目標(biāo)與背景雜波、系統(tǒng)噪聲的對比度，顯著提升探測系統(tǒng)對空中目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外遙感和紅外空間技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種天基紅外空中目標(biāo)探測波段選取方法。

背景技術(shù)

在遠距離條件下對目標(biāo)進行探測時，由于探測距離遠，目標(biāo)的信號較弱，而背景雜波復(fù)雜，探測器的噪聲明顯，探測效果主要受到三方面的影響：第一是目標(biāo)在飛行過程中，背景變化的多樣性，如海面背景、云背景、城市背景等，因此存在強變化的背景雜波；第二是大氣的影響，目標(biāo)輻射在穿透大氣的過程中會被大氣中某些氣體有選擇性地吸收，或被大氣懸浮微粒散射，上述現(xiàn)象均會使目標(biāo)輻射產(chǎn)生衰減，從而降低信噪比和信雜比；第三方面，在探測器中的噪聲也會對目標(biāo)信號產(chǎn)生巨大的干擾。因此需要獲取大的信噪比和信雜比，使得探測器獲取強信號。國內(nèi)外學(xué)者主要都僅是采用單一參數(shù)對目標(biāo)的譜段進行確定，都無法全面地系統(tǒng)性考慮對探測譜段影響的關(guān)鍵參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種天基紅外空中目標(biāo)探測波段選取方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種天基紅外空中目標(biāo)探測波段選取方法，包括以下步驟：

步驟一：收集常見空中目標(biāo)和不同類型背景的各項參數(shù)，構(gòu)建目標(biāo)和背景輻射特性模型，分別獲取目標(biāo)和背景的輻射通量與波長的關(guān)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(jù)Silk統(tǒng)計方差的方法定義雜波，并進一步得到在目標(biāo)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(zhuǎn)化為信號電子數(shù)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(jié)合公式(3)和(5)可以得到SNCR聯(lián)合參數(shù)公式：

其中，步驟一中目標(biāo)的輻射通量與波長的關(guān)系φ_tar(λ)的確定：

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

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

其中，步驟一中背景的輻射通量與波長的關(guān)系φ_tar(λ)的確定：