飞机目标红外辐射特性研究无论在民用还是军事、理论还是实践上都有着十分重要的意义。飞机的主要辐射源分为尾喷口、尾流和蒙皮三个部分。当前对飞机红外辐射特性的研究大部分为理论建模和数据仿真,或者地面测试状态下对飞机蒙皮或尾焰进行辐射测量,而对高空飞行状态的飞机进行辐射测量的研究较少。蒙皮红外辐射特性的研究具有重大应用价值。蒙皮温度是重要的飞机目标红外辐射特性,对飞机蒙皮温度的测量反演十分重要。本文将着重研究对飞行中民航飞机进行辐射测量的方法,基于长波红外信息获取系统,获取有效的飞机目标红外辐射数据,并对飞机蒙皮的温度进行反演。首先,本文简要阐述了飞机目标的红外辐射特性,提出了主要研究技术路线,设计并研制了一套基于长波红外成像仪的飞机蒙皮测温系统。系统设计主要考虑模块化、低噪声、高灵敏度。系统分为长波红外成像仪和配套的上位机软件两个部分。其中长波红外成像仪由成像系统和电子学系统组成,是整个系统的核心。成像系统用于将红外辐射转化为电信号,其设计着重于镜头和探测器的选型;电子学系统用于将探测器的电信号转化为数字信号传输给上位机,其设计着重于模块化设计和低噪性能。上位机软件分为通信软件和采集存储软件。通信软件用于完成参数设置与参数反馈功能,保证系统不同条件下合适的工作状态。采集存储软件用于完成图像数据的采集、实时显示以及存储,获取目标的数据信息。然后,本文介绍了飞机蒙皮温度测量的理论模型,并提出一种逐次逼近的温度反演方法。通过建立飞机蒙皮的辐射模型,详细分析了蒙皮辐射的组成,并根据计算将蒙皮所有辐射近似为蒙皮自身热辐射;通过建立大气传输和大气衰减模型,获取更准确的目标信号入瞳辐亮度的计算方法;通过建立辐射定标模型,获取目标信号入瞳辐亮度与DN值对应关系;综合几个模型,提出逐次逼近反演温度的方法。分析了温度反演计算模型的误差来源。最后,本文进行了综合成像试验,并对试验数据进行了计算和分析。通过辐射标定试验得到入瞳辐亮度与DN值得线性关系;通过试验策划和试验实施完成了5km和10km飞行高度的波音787和空客350大型民航飞机目标辐射测量试验,获取了长波红外相机对飞机蒙皮的辐射响应数据。分蒙皮辐射大气传输和绝对辐射定标两个模块对试验数据进行分析计算,然后通过逐次逼近法求得蒙皮温度。计算反演温度的不确定度并进行修约,得到5km飞行高度的民航飞机蒙皮温度的修约结果为268K,修约不确定度为4K,修约相对不确定度为1.49%;10km飞行高度的民航飞机蒙皮温度的修约结果为234K,修约不确定度为3K,修正相对不确定度为1.28%。结果表明本文提出的飞机蒙皮红外辐射测量方法可以实现对飞机蒙皮温度进行较高精度的反演,为飞机红外辐射特性的研究以及观测、监控和识别飞机目标提供数据支持,对提高航空飞行器管理水平具有重要意义。