排气系统是飞行器最主要的红外辐射源，其喷管的形状类型对排气系统红外辐射强度的大小及分布有很大影响。本文建立了 3种不同类型喷管的三维模型，在此基础上运用 ANSYS软件模拟了各自排气系统的温度场分布，结合 Curtis-Godson(C-G)谱带法对各类型喷管红外辐射特性进行了计算与对比研究。结果表明：在出口面积相同的条件下，二元矩形 S弯喷管的尾焰核心区域面积最小，约为轴对称圆形喷管的 60%；在矩形喷口的宽边探测面上，二元矩形 S弯喷管的红外辐射强度最小。3类喷管中，二元矩形 S弯喷管隐身性能最好，二元矩形喷管次之，轴对称圆形喷管最差。

用泵浦探针法实验研究了红外激光辐照二氧化钒薄膜的相变特性.首先利用氧源-分子束外延法制备了薄膜厚度分别为20 nm、40 nm、60 nm的三组VO2单晶外延薄膜, 并且以10.6 μm的CO2连续激光作为泵浦光, 分别以1 064 nm和3 459 nm的纳秒脉冲激光作为探针光, 对这三组薄膜分别进行了辐照实验.实验发现三组薄膜相变后对1 064 nm探针光的透过率降低量平均值分别为5.26%、6.2%、8.92%, 反射率降低量分别为3.09%、6.56%、4.93%; 对3 459 nm探针光透过率降低量平均值分别为28.4%、47.78%、55.13%, 反射率升高量平均值分别为6.65%、17.87%、7.49%.结果表明: 利用分子束外延法制备的纳米级VO2薄膜相变前后对入射激光为镜面反射; 薄膜对3 459 nm探针光的相变特性比对1 064 nm探针光相变特性显著; 薄膜厚度的增加会降低相变前透过率, 但是对相变后透过率降低更为明显; 薄膜对10.6 μm CO2连续激光相变前后始终保持几乎不透.研究结果可为薄膜的应用提供参考.

为了探究在脉冲激光辐照VO2薄膜过程中, 影响薄膜相变响应时间的因素, 基于COMSOL对辐照过程进行仿真计算.建立辐照VO2薄膜的物理模型, 并设置模型的边界条件, 利用红外脉冲激光辐照三组通过分子束外延法制备的VO2薄膜, 间接得到了薄膜平均吸收率, 并将吸收率实验数据带入计算模型中.在仿真计算中, 考虑了激光的功率密度.薄膜基底厚度和薄膜初始温度等因素对仿真结果的影响.实验结果表明：增大激光功率密度和初始温度.减小基底厚度均可缩短薄膜辐照中心相变时间, 并且相变时间和激光功率密度呈指数衰减趋势.5 000 W/mm2的激光辐照基底厚度分别为0.15 mm、0.3 mm、0.5 mm的三组VO2薄膜, 达到相变的时间分别为157 ns、250 ns、455 ns, 相变时间随薄膜初始温度升高线性减小.在入射激光功率不明确时, 可以通过给VO2薄膜施加一个接近相变点的偏置温度,适当控制薄膜基底厚度等来缩短相变时间, 这对VO2薄膜防护激光干扰中相变响应时间的相关研究具有一定的借鉴意义.

为研究纳秒激光作用下的VO2薄膜的相变特性, 采用泵浦-探测技术进行实验。首先, 利用直流磁控溅射法制备VO2薄膜, 经X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析表明样品质量较高。然后, 测量VO2薄膜在波长532 nm处的透过率随温度的变化情况, 发现透过率随温度升高由32%上升到37%, 与红外波段完全相反。在此基础上, 选择1 064 nm泵浦光和532 nm探测光研究激光参数中能量密度和重频对VO2薄膜相变特性的影响, 同时结合ANSYS有限元软件对纳秒激光作用下VO2薄膜的单脉冲温升情况进行分析。结果表明: VO2薄膜在大于30 mJ/cm2的纳秒激光能量密度作用下, 单脉冲温升可达相变温度, 最小相变响应时间在14 ns左右。进一步提高纳秒激光能量密度, 其相变响应时间略有增加但变化不大。在100 Hz以内改变纳秒激光重频对VO2薄膜的相变响应基本无影响。VO2薄膜的相变恢复时间随着纳秒激光能量密度的增大而呈自然指数增加, 其变化过程与基底材料和纳秒激光参数密切相关。因此, 可以通过优化VO2薄膜基底材料参数提高其激光防护效果。

针对基于可见光和红外图像的分析型融合跟踪算法在复杂环境下的鲁棒性不高,提出一种新颖的基于优化协同训练理论的自适应分析型融合跟踪算法.首先,通过加权多示例学习boosting技术分别从基于可见光和红外图像的弱分类器池中实现判别能力最好的弱分类器挑选,减弱引入的误差样本对联合分类器判别能力的影响；然后,在自适应先验知识引入机制辅助下,完成分类器样本包的协同训练更新,减小相互引入误差样本的概率；最后,通过误差模型完成算法有效性分析.多组序列跟踪的对比实验结果展示了该算法各部分对提高跟踪鲁棒性的贡献,验证了该算法相比于基于单源图像或其它融合机制的跟踪算法更好的鲁棒性.

空中目标蒙皮的红外辐射特性是对空中目标进行探测与识别的重要依据。针对国外某型空中目标, 设置其飞行航迹, 综合考虑环境辐射和气动加热等因素, 建立空中目标蒙皮的一维导热微分方程, 采用后向差分方法求解方程, 算得了空中目标在 4:00～4:45和 12:00～12:45两时间段飞行时蒙皮表面的温度分布。最后综合考虑环境辐射, 分别计算了空中目标蒙皮中远红外的辐射强度随时间与空间变化的分布。结果表明: 空中目标蒙皮在 8～14 μm波段的辐射强度远大于在 3～5 μm波段的辐射强度, 且目标飞行过程中, 其蒙皮红外辐射特性变化不大。

由于目标的红外辐射在大气中传输时其不同波长的辐射强度比值会随着传输距离的改变而发生变化, 故波长的辐射强度比包含了目标的距离信息。基于上述原理,本文研究了利用比色方法依据空中目标的红外辐射对其进行测距的方法。推导了目标辐射强度色比与目标温度、辐射传输距离、大气消光系数之间的关系。在大气消光系数相对固定时, 通过测量不同波长的辐射强度比值对目标进行了测距, 推导出了红外三色比距离方程。根据大气辐射传输衰减计算模型, 选择8.5、9.0、9.5 μm 3个波长作为色比波长, 2 km处300 K黑体作为被测目标, 画出了色比测距图。分析显示,图上作业得到的目标距离和温度与实际目标的距离和温度基本相符。另外,利用本方法通过一次测量即可获得目标的距离和温度。