1 中北大学机电工程学院，山西 太原 030051
2 散射辐射全国重点实验室，上海 201109
3 中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051
多模式探测成为目标探测识别领域重点发展的技术手段之一，其中视距模型的优选成为指导探测器件设计的重要依据。本文以飞翼布局的低特征飞行器为研究对象，采用计算流体动力学（CFD）方法结合辐射平衡壁面模型预测本体温度，结合MODTRAN大气红外衰减数据库，采用视在光线（LOS）法计算考虑壁面遮挡效应的辐射传输，建立基于噪声等效辐照度（NEFD）、最小可探测温差（MDTD）和最小可分辨温差（MRTD）的地基探测视距模型，计算探测系统对低特征飞行器的最大探测距离和最大探测天顶角。结果表明：低特征飞行器在典型飞行工况下的光谱辐射强度在长波波段（8~12 μm）较中波波段（3~5 μm）辐射积分强度高出2个数量级；NEFD视距模型在长波波段的探测距离高出中波波段近1个数量级，MDTD和MRTD视距模型在中长波波段探测距离基本一致；三种视距模型在长波波段对应的探测能力依次为NEFD>MDTD>MRTD；在中波条件下MDTD视距模型的探测距离最大，对飞行器底部的探测距离约为57 km；MRTD视距模型在观察等级为辨认时无法辨别飞行器具体类型。该研究可为低特征飞行器的探测识别以及探测器的设计提供理论支撑。
视距模型 地基探测 红外辐射 低特征 探测距离
长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
针对通过微透镜阵列通光孔径的光束在不同条件下的填充问题，利用填充因子来表征微透镜阵列系统光瞳位置处光束的填充率，并分析其对系统探测距离、点扩散函数和光学传递函数的影响。基于近轴光学模型，构建了快速计算微透镜阵列扫描光学系统填充因子的数学模型，并提出一种系统设计方法。利用该方法设计了微透镜阵列扫描光学系统，所设计系统的实验结果与理论计算结果吻合，表明该系统的性能良好。
成像系统 光束扫描 微透镜阵列 填充因子 探测距离 点扩散函数 光学传递函数
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220417
空军工程大学防空反导学院，陕西 西安 710051
以无人机（UAV）集群为研究对象，针对空天红外探测系统对UAV集群的探测能力进行分析。将UAV集群飞行过程划分为三个阶段并对其红外辐射特性和成像特性进行建模分析；对于探测距离模型建模过程中对目标成像的弥散特性考虑较少的情况，建立了基于弥散系数的噪声等效通量密度（NEFD）点目标探测距离模型。为验证所提出的探测距离模型的有效性，采用不同建模方法、不同弥散系数对比的方法分析探测距离随目标的信噪比（SNR）和速度的变化情况。仿真结果表明所提模型的探测距离优于其他建模方法，探测距离随着目标飞行速度的增加而增大，随着信噪比的增加而增大，同时弥散系数随着探测距离的变化而变化，所建立的弥散系数求解方法得到的探测距离优于其他方法。
测量 无人机集群 探测能力 红外探测系统 探测距离 弥散现象 噪声等效通量密度 光学学报
2022, 42(18): 1812002
1 南京电子技术研究所，江苏 南京 210039
2 中国电子科技集团公司 智能感知技术重点实验室，江苏 南京 210039
在雷达指标体系中，探测距离和目标分辨能力是其中的重要参数。而噪声系数（NF）和接收链路的压缩动态范围（CDR）则影响着这两个指标。随着射频光传输（ROF）在雷达接收链路中应用的推进，除了对光链路本身的探讨外，还需扩展到接收链路中微波和光波的协同分析。因此，将其中的微波前级放大、射频光传输（ROF）、微波后级放大进行耦合，普适性地探讨接收链路CDR和NF。例如，当光链路噪声功率谱密度为−164 dBm/Hz，光链路增益−20 dB时，可设计前级放大41 dB。在这种情况下，接收链路CDR1dB达143 dB·Hz，噪声系数为4.15 dB，能够同时满足探测距离和目标分辨的要求。对外调制光链路而言，调制器的半波电压可选择在2.0~5.8 V之间，实现性能和成本的平衡。分析从系统角度出发，探讨了基于ROF的接收链路，能够满足雷达功能要求，同时，也为接收链路中电器件和光器件的设计提供了依据。
雷达接收链路 射频光传输 噪声系数 压缩动态范围 探测距离 radar receiving link radio-over-fiber noise figure compression dynamic range detection distance 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210251
光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
在分析红外成像探测系统作用距离时, 必须确定探测系统的带宽和信噪比。该参数与探测器材料、读出电路、帧频、积分时间以及处理算法等相关。研究了红外成像探测系统的带宽和信噪比的分析方法, 论述了带宽、信噪比对红外成像探测系统作用距离影响。
红外成像 带宽 信噪比 探测距离 infrared imaging bandwidth signal-to-noise ratio operating range
1 中国空空导弹研究院，河南洛阳 471099
2 航空制导武器航空科技重点实验室，河南洛阳 471099
为支撑红外型空空导弹的中远射程发展，针对发射后截获技术应用，提出一种基于“信息装订＋场景模型”的红外导引头探测距离估算方法。方法基于红外系统性能估计经典理论。通过对空战场目标特性的分析，完成了来自飞机和导弹控制系统的装订信息需求梳理，给出了估算方案框图和面向工程应用的设计示例。估算结果表明：该方法能够给出与实时态势匹配的距离估算结果，具有数据规模小、查询速度快、计算步骤少的优点，能够满足导弹有限资源下的高速应用需求。
发射后截获 红外导引头 探测距离 场景建模 信息装订 lock-on-after-launch, infrared seeker, detection r
中国矿业大学机电工程学院, 江苏 徐州 221116
近红外波段的反射光谱测量较方便, 不需对试样进行预处理, 同时也适用于在线分析。 为利用近红外光谱实现综放开采自动化放煤技术中的煤岩识别, 从某矿井的综放工作面收集了炭质泥岩、 砂质泥岩、 砂岩、 气煤4种典型的块状煤岩试样, 综合考虑工作面后部刮板输送机的堆煤情况, 在实验室利用光谱仪采集了常见探测距离（1.3, 1.4和1.5 m）与探测角度（10°, 20°, 30°, 40°和90°）下的4种典型煤岩的近红外漫反射光谱。 通过对4种典型煤岩光谱特征分析, 发现探测角度与距离对光谱曲线波形和吸收谷位置无明显影响, 但明显影响光谱曲线的反射率。 炭质泥岩、 砂质泥岩、 砂岩这3种岩样, 均在1 400, 1 900和2 200 nm波段附近出现较明显的吸收谷, 此外, 砂岩与炭质泥岩在2 200 nm波段附近出现双吸收谷, 气煤在近红外波段内的漫反射光谱曲线整体呈水平趋势, 无明显的吸收谷。 在 1.3 m探测距离下, 光谱曲线反射率随着探测角度的增大而增大; 在1.4和1.5 m探测距离下, 光谱曲线反射率随着探测角度的增大而减小。 在10°, 20°和30°探测角度下, 光谱曲线的反射率随着探测距离的增大而增大; 在40°和90°探测角度下, 光谱曲线的反射率随着探测距离的增大而降低。 使用一阶微分（FD）、 Savitzky-Golay卷积平滑（S-G卷积平滑）、 标准正态变量变换（SNV）这三种方法来增强光谱曲线吸收特征以及消除探测条件对煤岩漫反射光谱的影响, 发现S-G卷积平滑在增强光谱吸收特征的前提下, 还有效的消除了探测角度与高度对光谱曲线的影响。 利用余弦相似度与皮尔逊相关系数两种模型分别进行煤岩定性分析, 结果发现, 基于S-G卷积平滑预处理后的余弦相似度模型分类效果最优, 其正确分类率为100%。 最佳预处理方法与定性分析模型的获得可以为在不同探测距离与探测角度下直接利用反射光谱的波形进行快速、 定性地识别煤岩提供参考意义。
煤岩反射光谱 近红外 定性分析 探测距离 探测角度 Reflectance spectrum of coal-rock Near infrared Qualitative analysis Detection distance Detection angle 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2737
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190507
1 华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 2湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北 武汉 430223
红外系统的探测距离是光电系统的关键指标之一, 决定了系统的整体性能。在实验室条件下评估红外系统的探测距离, 不受天气、场地限制, 具有实际意义。从探测器的输出信号与黑体目标温度的关系着手, 推导了 NETD的表达式, 用 NETD表达了小哈德逊公式, 并验证了该公式的正确性, 用该方法推导的指标与理论计算指标的误差在 10%以内, 证明了该方法的可行性。
噪声等效温差 红外系统 探测距离 推导 评估 NETD infrared system detection range deduce assessment
