论文部分内容阅读
目前各发达国家的隐身飞机隐蔽性越来越好,这对我国造成了很大的军事威胁,隐身飞机探测手段急需进一步完善和提高。研究隐身飞机红外特性以及红外目标探测技术显得十分重要。本文围绕隐身飞机的红外特性和探测技术进行了数字仿真研究。首先,使用HITEMP光谱数据库提供的数据进行理论外推计算得到更加准确的参数,对隐身飞机主要辐射尾焰部分进行了流场建模仿真,并完善了红外短、中波尾焰辐射计算,且提出了长波尾焰辐射计算方法。然后,探讨大气环境和大气红外特性,并通过编程调用仿真软件计算了1～20μm波段范围大气透过率情况,计算了短、中、长波段范围的探测距离。还根据探测器海拔高度为××～××km,目标飞行高度为10km的工程要求合理的设计了探测系统参数。最后,本文通过Unity3D构建了隐身飞机红外视图下的三维飞行场景,并录制得到了隐身飞机红外仿真数据集,使用改进后的YOLOv3进行了隐身飞机目标检测。本文主要工作可分为以下几个部分:1.多波段尾焰辐射计算。首先,从HITEMP数据库中标态数据出发,使用理论外推方法计算得到精度更高、波长范围和温度范围更广的谱带模型参数。接着,重点探讨尾焰红外辐射,对尾焰流场进行几何建模与仿真,得到尾焰流场相关参数。最后,使用Curtis-Godson(C-G)近似法进行了多波段零视距红外辐射的计算。2.探测系统的探测距离和参数设计。考虑大气对辐射传输影响,介绍了大气组成成分和大气环境,总结了大气分层现象和一般规律,介绍了大气对红外辐射吸收机理,并通过调用PcModWin3.7软件计算了大气透过率。从探测距离一般公式出发,对公式中平均大气透过率进行了修正,计算得到多波段探测距离。根据一般公式逆推求解得到探测系统重要参数的合理数值,并简要介绍了虚警概率和探测概率。3.红外数据集仿真和红外目标检测。使用Unity3D建立了红外视图下隐身飞机3维飞行场景,并通过视频录制采集到用于目标检测的仿真数据集。使用YOLOv3算法进行训练和改进对隐身飞机目标进行检测。综上所述,本文在尾焰红外辐射特性方面,详细计算了谱带模型参数,仿真了尾焰流场和全面的计算了尾焰辐射强度。在探测系统研究方面,着重仿真计算了大气透过率对辐射传输影响,深入计算分析了系统可探测距离,合理分析与设计了系统参数;最后,在隐身飞机检测方面,自制作了红外数据集,使用YOLOv3算法进行了隐身飞机红外目标检测,并对该算法进行了分析改进。本文工作量较充足,有一定的创新,达到了预期目标。