海面背景下舰船目标红外辐射特性研究

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1、硕士学位论文海面背景下舰船目标红外辐射特性研究RESEARCHONINFRAREDRADIATIONCHARACTERISTICSOFNAVALVESSELTARGETINTHESEABACKGROUND陈彬哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TK124学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工学硕士学位论文海面背景下舰船目标红外辐射特性研究硕士研究生：陈彬导师：谭建宇教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：汽车工程学院答辩日期：2015年6月23日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK1

2、24U.D.C:621.18DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONINFRAREDRADIATIONCHARACTERISTICSOFNAVALVESSELTARGETINTHESEABACKGROUNDCandidate：ChenBinSupervisor：Prof.TanJianyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringPowerEngineeringandEngineeringSpecialty：ThermophysicsAffil

3、iation：SchoolofAutomobileEngineeringDateofDefence：June23，2015Degree-ConferringInstitution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着红外探测与制导技术在军事领域的广泛应用，目标辐射特性的研究已成为国内外红外领域研究的重点问题。近年来，各国对领海主权问题高度重视，增强海上军事力量是维护国家利益的强大后盾。而舰船作为海上战场的主要工具已成为了重点研究对象。研究舰船红外辐射特性能够为其探测定位提供特征参数，同时也能为自身防护提

4、供理论依据，凭借实际军事的强烈需求和广泛的应用背景，成为各国海军及国防部门的热点课题。本文以某型号的舰船为研究对象，对其红外辐射特性进行分析。首先根据几何尺寸和温度估算对舰船几何模型进行合理简化，并对其简化几何模型进行网格划分，然后分析其传热特点及规律，对内部传热进行简化并选择合理的边界条件与辐射模型，通过数值计算得到舰船表面的温度场分布。计算结果表明航行过程中的舰船主要高温红外辐射源为烟囱排烟出口、动力舱部位及相控阵雷达表面，其中最高温度出现在烟囱排烟出口，约为450K。在计算温度分布的基础上，采用蒙特卡罗射线踪迹法计算并获得了舰船在不同探测方向的辐射特性

5、。得到了日照时间，航行方向和探测波段等多种重要参量对舰船辐射特性的影响。此外，舰船作为海洋特定环境下的目标，不能脱离背景而独立存在，因此需建立合适的海面模型来分析舰船在海面背景下的红外辐射特性。本文利用Cox-Munk粗糙海面模型和遮蔽函数，并结合蒙特卡洛方法计算粗糙海面反射特性。分析海面辐射的组成部分，结合粗糙海面双向反射分布函数计算并得到了不同入射角，不同风速以及不同红外波段下海面辐射亮度随探测角度的变化规律，计算结果与实测结果比较，其误差小于15%。红外热像可以直观且定性地判别舰船目标的特征部位、分析舰船与海面的对比特征。本文考虑大气传输的衰减作用，根

6、据坐标变换及投影法则分别模拟海面背景和舰船目标的红外热像，并将舰船与海面的红外热像进行融合，分析探测高度及探测角度对海面背景下舰船目标红外特征的影响。分析结果表明，由于大气衰减的影响，随着探测高度的增加，舰船最高辐射亮度减小。对于不同探测天顶角，垂直方向为最佳探测角度。关键词：舰船目标；辐射特性；粗糙海面；红外热像-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththewidelyapplicationofinfrareddetectionandguidancetechnologyinthemilitaryfield,theresearchonra

7、diationcharacteristicsoftargethavebecomethekeyissuesinthefieldofinfraredradiationbothinChinaandabroad.Inrecentyears,variouscountriesattachgreatimportancetotheissueofsovereigntyoverterritorialwaters,whilethepowerfulbackingtosafeguardthenationalinterestsistoenhancednavalforces.Thenav

8、alvesselhasbecomethefocuso