云是造成空中目标探测和识别困难的重要因素。从目标和云的红外辐射出发，分析了云影响目标红外探测的问题。首先根据目标和云的4种位置关系，建立了不同情况下探测器接收到的目标和云背景辐射差的计算模型，然后对模型中参数的计算进行了讨论，最后根据模型进行了实例的仿真计算和分析。计算结果表明：在8~14 μm波段上，目标与背景的辐射差在9 μm波长、50°方向角附近的值比较大，而在波长较长、方向角角度较大的部分值较小。该结论可以为红外探测系统的设计提供依据。

分析了温度变化对红外光学系统结构参数的影响，给出了红外光学系统消热差设计应满足的条件，讨论了衍射光学元件的温度特性，并将其引入到红外光学系统的消热差设计中。利用ZEMAX软件，设计了一套由锗和硫化锌组合的三片式折衍混合长波红外光学系统，其工作波段为8~12 μm，视场为10.2°，焦距为45 mm，F/#为1.5，总长为70 mm。设计结果表明，该镜头在-40~60 ℃温度范围内成像质量接近衍射极限，系统全视场调制传递函数在特征频率20 lp/mm处高于0.6， 87%的能量集中在探测器的一个像元内，实现了消热差设计。该系统具有结构紧凑、体积小、质量轻等优点，适用于**或空间红外系统。

在红外探测系统对空中目标进行低空探测时，地面的各种景物也可能进入探测器视场内，地面景物的存在将对目标的探测产生影响。从红外成像的角度出发，主要对地面景物会降低系统探测能力的问题进行了研究，分析了这种影响形成的原因，并针对该问题，提出了通过灰度化探测器视场内特定信号区间的方法。该方法对目标和其所在背景的辐射进行估计，再根据二者辐射的范围对灰度化信号区间的长度和位置进行确定，并最终得到所需灰度化信号的范围。计算和实验结果表明，采用该方法可以充分利用探测器的分辨本领，提高在地面景物存在情况下系统的探测性能。

利用低空激光大气传输模型，对1.06 μm激光在大气中传输时散射辐照度的分布进行了数值计算，通过与相同条件下的激光器回波信号能量进行比较，发现计算结果在理论分析上存在较大差异，其原因是未考虑激光器的单脉冲特性。通过对在单脉冲工作方式下的激光散射能量公式进行改进，提高了散射探测的计算精度。