[發明專利]一種低慢小飛行器紅外輻射特性計算方法及存儲介質

在審

• 申請號: 202211077350.9
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115438425A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 唐晗;何兵;郭哲明;楊帆;王正強;李虹明;王婭楠;張成;高維峰;山玉科;彭代東;曾興容
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開一種低慢小飛行器紅外輻射特性計算方法及存儲介質，該計算方法采用模塊化設計思路實現低慢小飛行器紅外輻射亮度、投影面積及紅外輻射強度計算功能。采用簡化的目標幾何模型實現輻射分量及目標投影面積計算，采用目標環境輻射模型實現目標自身輻射亮度及環境輻射亮度計算，采用雙向反射分布函數模型實現目標反射環境輻射分量計算。該低慢小飛行器紅外輻射特性計算方法建模合理、計算數據可靠，滿足實際工程設計需求，能夠為針對低慢小飛行器的紅外搜索跟蹤系統、紅外偵察系統等紅外熱成像設備開展指標論證、項目方案設計、成像系統仿真等方面提供理論依據及數據支撐。

技術領域

本發明屬于目標紅外輻射特性測量計算技術領域，具體涉及一種低慢小飛行器紅外輻射特性計算方法及存儲介質。

背景技術

近年來，隨著無人航空飛行器技術的快速發展，各類無人飛行器在世界各地的局部沖突中得到廣泛應用，展現出強大的威脅力，特別是當前占市場主流具有飛行高度低、飛行速度慢、體積尺寸小等“低慢小”典型特征的多旋翼飛行器，其機身大多采用塑料材質，雷達反射截面小、低空噪聲干擾大、速度慢隱身性能好，雷達探測技術難以發揮作用。相對無線電被動探測技術射頻數據庫、通訊協議難以及時獲取或更新；聲學探測技術探測距離近、環境嘈雜時虛警高；可見光探測設備無法夜間工作等問題，紅外熱像儀具有晝夜工作、被動成像、抗干擾性強等特點，在低慢小飛行器反制系統中占據優勢，發揮重要作用。

紅外熱像儀是通過接收目標和背景的紅外輻射強度差值產生信號圖像，因此對低慢小飛行器的紅外輻射特性研究可為紅外搜索跟蹤系統、紅外偵察系統等紅外熱成像設備進行項目論證、成像仿真、整機設計及試驗提供理論依據。

目前國內外針對飛行器的紅外輻射特性仿真主要集中在高速的戰斗機、高空飛行的攻擊飛行器或導彈類目標，它們與低慢小飛行器的紅外輻射特性不同主要體現在兩個方面。一是由于速度快，機身蒙皮輻射強；二是由于采用渦輪發動機、渦扇發動機或火箭發動機，其尾噴口和尾焰的紅外輻射強度大，基本可以忽略外界環境輻射對其影響，因此對這些目標的紅外特性分析主要在蒙皮、尾噴口、尾焰這三個方面展開。低慢小飛行器速度慢、功率小，其對周圍環境輻射的反射因素不可忽略，目前國內尚無對該類目標開展紅外輻射特性理論仿真的文獻報道。

中國專利CN112215957A公開一種空中目標紅外特性仿真方法，通過三維模型構建軟件對目標表面進行網格優化，并通過底層繪圖方式實現形體仿真，采用VegaPrime平臺對高空高速帶尾焰的飛行器開展紅外輻射特性模擬。

中國專利CN114676379A公開高超聲速巡航飛行器整體紅外輻射特性計算方法及裝置，包括飛行器彈體溫度分布計算、彈體紅外輻射特性計算、尾焰流場分布計算、尾焰紅外輻射特性計算和整體紅外輻射計算五部分。

中國專利CN114219020A公開一種基于多角度序列圖像的空間目標參數反演方法，將空間目標用小平面單元表示，建立節點平衡方程，求解目標表面溫度分布，基于普朗克定律，采用逆向射線追蹤方法計算空間目標紅外輻射強度。

上述專利的計算方法，都集中在高速、高空、高功率目標，未考慮低慢小飛行器目標反射環境輻射的影響因素。低慢小飛行器飛行高度低、速度慢、體積小、功率小，其反射周圍環境輻射影響紅外系統仿真結果或紅外探測設備的信噪比。飛行器紅外輻射特性數值計算方法一般需運用數量較多的專業軟件、建模復雜，運算量大，特別是需要考慮目標對復雜環境的反射輻射時數值仿真困難，因此有必要采用工程計算方法，建立低慢小飛行器紅外輻射特性計算模型。

美國中佛羅里達大學光子與光子學學院Nicolette Fudala、Robert Short、Jennifer Hewitt等人在《小型旋翼機無人機紅外搜索和跟蹤中波與長波強度特征的比較》^[1]中，實測了大疆精靈4Pro型無人機在3μm-5μm波段紅外輻射強度，可以作為本發明的計算方法的比較對象。