为简洁有效地模拟红外仿真中的地表温度, 对全年中不同季节、不同天气条件下实地采集的材质表面温度及其相关的气象数据进行了回归分析, 模拟出不同气象条件下材质表面温度一日内随时间的变化曲线以及材质表面温度与气温和相对湿度之间的关系曲线, 构建了基于实测数据的材质表面温度经验模型。实验结果表明, 温度场经验模型的平均误差在 1.5℃以内, 可以较为准确地再现温度场的变化趋势以及不同时刻的温度值, 客观上验证了用回归分析方法构建的经验模型的有效性。

为实时仿真红外场景，提出将数据库查找表技术引入红外场景仿真过程，用数据库存储表征场景景物的几何数据、热物理特征数据、光学特性数据等各类信息。在渲染红外场景时，直接访问数据库，将相关数据读入内存缓冲区，并在渲染过程中对内存中的数据进行处理，从而加快处理速度，提高仿真图像刷新帧频，增强仿真实时性。仿真实验表明，简单场景仿真图像帧频达 60 Hz以上，复杂场景仿真图像帧频达 20 Hz以上，仿真图像具有一定的红外特征，与实际场景基本相似。

为仿真场景景物红外特征和红外高光现象，根据红外成像基本原理改进了计算机图形学中的可见光光照模型，提出了基于Blinn-Phong模型的红外辐照模型，在可见光Blinn-Phong反射模型中引入自发辐射项并考虑场景中各种辐射源与对象表面间辐射能量的传递，使对象表面辐照效果符合相应规律。在仿真实现方面，提出基于几何特征的反射区域辐射能量计算方法，根据景物几何特征确定反射区域，由入射点处的自发辐射和材料在长波波段的漫反射率、镜面反射率以及反射点处的法向量、探测器位置、朝向等信息计算反射点相对探测器的总辐射能量，实现红外高光效果模拟。分析验证了所提出的红外辐照模型和高光效果模拟方法的有效性。

为了研究推进剂类型和铝粉含量对固体火箭发动机羽烟紫外辐射特性的影响，采用二维流场和三维辐射传输相结合的方式建立羽烟紫外辐射模型，模型中可考虑热发射、CO+O化学发光、OH自由基化学发光、以及不同状态和直径Al2O3颗粒辐射特性等紫外辐射机理。利用模型计算了双基、改性双基和复合推进剂羽烟的紫外辐射分布，并以复合推进剂为例，研究了铝粉含量对羽烟紫外辐射特性的影响。研究结果为紫外预警系统判断导弹的类型，以及导弹紫外隐身性能的提高提供了参考。

为仿真地物长波红外场景图像，根据地表温度随时间变化的规律，并结合气象状况、背景材质、热特性参量、热状态等参数，在对太阳辐射、大气长波辐射、大气温度和地表热传导等影响地表温度变化的因素进行分析的基础上，建立了基于热平衡理论和热传导过程的方程。解算出多种常见地表一日之中的温度变化情况，并将其应用于由相同景物可见光纹理图像反演出的相应红外纹理图像中。在考虑景物表面自身发射、反射的辐射计算模型的前提下，生成了具有相似红外纹理细节的地表红外场景。结果表明，该方法可生成接近真实感的红外场景，有效地模拟仿真地物的长波红外特征。