專利名稱：基于雙波段紅外輻射的目標(biāo)距離估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及被動跟蹤系統(tǒng)對目標(biāo)距離的估計方法，適用于20(Γ500開爾文背景溫度下，目標(biāo)與背景溫差不超過5開爾文的目標(biāo)的距離估計。
背景技術(shù)：
隨著光電對抗技術(shù)的迅速發(fā)展及其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的廣泛使用，作戰(zhàn)雙方對武器系統(tǒng)的隱蔽性要求越來越高。無人機載或彈載紅外探測系統(tǒng)因其工作在被動工作方式，不向外界輻射能量，極大的增強了隱身能力和突防能力，成為目前研究的熱點之一。但由于其沒有距離測量功能，使得各種先進的制導(dǎo)律無法應(yīng)用，降低了其制導(dǎo)精度，限制了其發(fā)展。因此被動測距技術(shù)成為光電對抗系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而基于目標(biāo)輻射傳輸特性的被動測距成為有關(guān)研究的主攻方向。這是因為目標(biāo)輻射的傳輸衰減是輻射信號的行程即目標(biāo)到探測 器距離的函數(shù)。文獻(xiàn)“Jeffrey ff, Draper J S, Gobel R. Monocular Passive Ranging[J].Proceedings of IRIS Meeting of specialty Group on Targets， Backgrounds andDiscrimination. 1994，113-130. ”提出了一種通過分析助推段戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈發(fā)射時2 μ m附近兩個窄帶CO2光譜，實現(xiàn)單目被動測距的方法，并在1998年 1999年間，由美國KTAADN公司和彈道防御機構(gòu)一起進行了實驗驗證，誤差不超過15% ;文獻(xiàn)“Hawks, Michael R. Passiveranging using atmospheric oxygen absorption spectra[D]. Air Force Instituteof Technology (AU), Doctoral thesis, Jan 2006. ” 則建立了潤輪發(fā)動機燃燒時,762nm及690nm處O2峰的光譜信噪比與渦輪發(fā)動機距離的經(jīng)驗函數(shù)。通過測量飛機發(fā)動機尾焰中的氧氣吸收光譜，根據(jù)吸收譜的信噪比來估計目標(biāo)的距離。早期的測距范圍是2. 8km，后來發(fā)展達(dá)到Ilkm;然而，上述這些測量方法要求在目標(biāo)后方或側(cè)后方對其進行觀測，不適用于預(yù)警或其他正面迎擊武器系統(tǒng)。后來，文獻(xiàn)“Wallace Joseph. Passive rangedetermination of object [P]. Inter. Patent, W0055643, 2000. ”提出一種利用雙波段紅外輻射信息確定目標(biāo)距離的方法，但是該方法的工作曲線存在嚴(yán)重的非線性，求出的距離不具有唯一性，從而得出的距離估計值是不可靠的，很難用于實際目標(biāo)距離估計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于雙波段紅外輻射的目標(biāo)距離的估計方法，以在不增加導(dǎo)彈的空間開銷的前提下，提高目標(biāo)估計的準(zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過目標(biāo)輻射與背景輻射差異信號、目標(biāo)與背景溫度之差、目標(biāo)所處背景溫度信息，來實現(xiàn)紅外探測系統(tǒng)對目標(biāo)距離的估計，具體步驟如下(I)利用彈載雙波段紅外成像傳感器，獲得3飛μ m波段上的目標(biāo)輻射與背景輻射差異信號M、8 12μπι波段上的目標(biāo)輻射與背景輻射差異信號N、目標(biāo)溫度1\、背景溫度Tb ；(2)計算目標(biāo)與背景溫度之差Λ T = Tt-Tb ；
(3)建立目標(biāo)距離公式:Λ
權(quán)利要求
1.一種基于雙波段紅外輻射的目標(biāo)距離估計方法，包括如下步驟 (1)利用彈載雙波段紅外成像傳感器，獲得3飛μm波段上的目標(biāo)輻射與背景輻射差異信號M、8 12 μ m波段上的目標(biāo)輻射與背景輻射差異信號N、目標(biāo)溫度Tt、背景溫度Tb ； (2)計算目標(biāo)與背景溫度之差A(yù)T= Tt-Tb ；(3)建立目標(biāo)距離公式全文摘要
本發(fā)明公開了一種小溫差目標(biāo)的距離估計方法，主要解決現(xiàn)有對小溫差目標(biāo)距離估計方法不適用于預(yù)警及正面迎擊武器系統(tǒng)、結(jié)果不具有唯一性的問題。其實現(xiàn)步驟是利用彈載雙波段紅外成像傳感器，獲得3~5μm和8~12μm兩個波段上的目標(biāo)輻射與背景輻射的差異信號；計算目標(biāo)與背景溫差；建立目標(biāo)距離公式計算公式變量V1，V2，V3，V4；在不同氣象條件下，確定因子ki，i＝1~5，并制成表格；根據(jù)實時氣象條件，查表獲得因子ki；將已計算的變量和查表得到的因子代入目標(biāo)距離公式，計算出目標(biāo)距離R。本發(fā)明具有隱身能力強，測量變量少，計算簡單，可行性強的特點，適用于200~500開爾文背景溫度下，目標(biāo)與背景溫差不超過5開爾文的目標(biāo)距離估計。
文檔編號G01J5/00GK102889931SQ20121037631
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者楊琳, 王立霞, 付小寧 申請人:西安電子科技大學(xué)