无人机红外辐射特性建模及图像仿真计算具有重要意义。利用CFD软件计算无人机温度分布, 建立了蒙皮稳态温度数据库和满足精度需求的温度插值算法, 实现了无人机蒙皮温度的插值计算; 提出网格编号投影思想, 改进基于深度缓存的正交投影方法, 建立了适于红外图像的二维投影算法; 基于无人机辐射、大气传输和探测器响应的光谱特性, 采用光谱积分方式计算无人机光谱及波段红外特性和图像序列, 建立了无人机红外辐射计算模型。对无人机红外辐射特性和模型计算速度进行了分析, 并与某型无人机实测数据进行了比对, 结果表明: 模型计算误差小于20%, 可用于仿真实验测试与分析。

辐射定标数据在目标辐射特性数据测量和仿真试验应用中均有重要作用。首先对焦距固定红外探测系统外场定标方法进行了初步分析。采用近距离直接扩展源法、远距离扩展面源法和平行光管定标法对焦距固定红外探测系统进行了定标实验研究。实验发现: 近距离直接扩展源法对旋转的红外探测系统不适用; 远距离扩展面源法对路径辐射、路径透过率和环境辐射修正较为困难; 平行光管定标法操作较为麻烦, 但考虑目标特性数据的有效性和实用性, 需考虑平行光管定标。文中对焦距固定红外探测系统辐射外场定标技术改造研究、红外目标特性测量系统研制具有较大的参考意义。

高低海拔地区气象环境迥异，将对可见光目标背景对比度产生影响。通过分析高低海拔地区到达探测系统前目标可见光对比度随月份变化，得到高海拔地区目标背景对比度优于低海拔地区。分析了高海拔地区太阳直射照度随气象参数变化、高低海拔地区辐射参数随月份的变化，指出高海拔地区能见度是影响其目标背景对比度的主要因素。各个月份平均气象条件下高海拔地区目标背景亮度约为低海拔地区一倍以上，将使得在低海拔地区使用的可见光探测系统直接饱和。

烟幕具有对红外波段的吸收、反射和散射等特性,可以导致红外成像系统接收到的能量大大衰减,降低其探测能力。烟幕的运动特性、形态特性和透过率分布等对红外成像系统干扰效果均有影响。在分析红外探测系统响应和烟幕透过率特性的基础上,基于实测烟幕数据仿真了单发烟幕的辐射特性、运动特性、形态特性和透过率分布。结果表明基于实测烟幕数据的烟幕仿真较好地体现了烟幕形态特性和运动特性等对红外探测系统跟踪性能的影响,为红外烟幕的仿真提供了一种有效的方法。

首先定义了一个描述目标被探测的难易程度（隐蔽度）的物理量——可测度。分析了目标飞行高度和速度变化对目标红外波段可测度的影响,在大量计算的基础上分析了上述影响和变化的规律性。分析结果表明，目标飞行马赫数每提高0.5，探测距离就能增加大约5 km；目标在8 km以下时，其可测度随高度增加而增大；在8～10 km高度时目标的可测度值达到最大；高度超过10 km后，其可测度随高度增加而减小。

常用的基于高斯光束特性的激光光斑图像处理算法，处理远场光斑图像会丢失部分能量较低的光斑数据，致使处理出的光斑能量密度低端精度不能达到0.01μJ/cm2的需求。为了得到更精确的远场激光光斑数据信息，提出了基于噪声特性的激光光斑图像自动阈值处理算法。该算法在分析系统噪声特性的基础上，依据3σ原则确定图像提取阈值进行光斑图像处理。通过试验验证了该算法既能够有效抑制系统噪声，又能够改善光斑图像的处理质量，恢复光斑图像丢失的数据信息，使光斑能量密度低端达到探测需求。结果表明，基于噪声特性的光斑图像处理算法能够有效提高远场激光光斑的处理精度，更适用于远场激光光斑图像的处理。

仿真试验中, 目标辐射特性计算精度影响红外成像设备作用距离的测试精度, 反射辐射是目标辐射特性的重要组成部分, 针对空中目标的反射辐射特性进行建模并给出了工程计算方法, 该方法考虑了空中目标反射天空背景辐射、反射太阳直射辐射、反射地面背景辐射。针对某空中目标进行了理论计算, 并与实测数据进行了对比, 结果表明该方法精度较高。

为了研究大气气溶胶对激光斜程传输的散射特性，建立了基于米氏散射理论的1.064μm激光大气斜程散射模型。利用MATLAB软件对模型进行仿真计算，分析了斜程散射光辐射参量的分布特性。并结合地面探测分析了探测器的方位及探测方向对散射光辐射照度的影响。结果表明，该模型为机载激光指示器系统的战术训练、地面激光探测提供了可靠的理论依据。

为了模拟1.06μm脉冲激光在暗室内壁多次漫反射后的能量分布，在对暗室内激光目标反射特性研究的基础上提出了神经网络叠加的算法，并建立了暗室内杂散激光能量分布数学模型；利用模型仿真得到了入射能量为1J的1.06μm脉冲激光漫反射能量分布图，分布图表明暗室的整体消光性能较好，但是个别壁面存在局部较强的反射区域，该区域的激光能量最大值约为3.5×10-4J；通过模型的理论计算与实际测量分别得到了监测探头的能量密度理论值与实测值，对两组数据的比对分析表明，理论值与实测值的最大和最小相对误差分别为10.7%与1.3%，并且两者的分布规律一致。结果表明，此模型具有较高的可信度和仿真精度，能够满足内场仿真试验的实际需求。

针对近地面来袭的激光威胁源, 建立基于米氏散射理论的散射探测模型。利用matlab软件对散射光光强随激光探测方向、大气能见度的变化进行了数值分析, 结果表明, 探测散射光最强的方向是平行于主轴传输方向, 大气能见度和散射光强成非线性关系。在分析散射光强受气象条件变化的基础上, 得到了不同激光威胁源情况下, 激光告警的最大散射截获距离。