随着军用光学技术的不断发展，空中的作战环境日趋复杂，红外武器系统的研制费用不断增长，每一次导弹飞行试验费用十分昂贵，因此系统仿真试验显得尤为重要。实际作战环境不可或缺的有目标飞机和导弹，由于采用红外制导，此时还需获得目标及背景的红外辐射特性及影响红外制导的各种变化因素，本文针对这些需求，展开了空战作战环境与红外目标仿真研究。首先从理论方面建立了典型目标飞机F-16的动力学及运动学模型，采用非线性动态逆方法实现目标飞机的机动控制，之后详细计算了目标的辐射特性，并分析太阳对目标辐射的重要影响。接着建立作战环境中另一个重要环节，红外导引头空空导弹的空中制导。本文采用工程中应用最为广泛的比例导引法，对空空导弹进行弹道导引。接下来分析了背景辐射及大气透过率，采用表格插值的计算方法得到当前位置下的大气透过率。最后结合OpenGL函数库，采用C语言对上述模型进行软件实现。详细论述了弹目之间的坐标变换，弹目的几何建模，目标与背景的红外图像生成，及整个作战环境的动态实现，对仿真过程中关心的参数数据进行保存。本文的研究在红外制导方面有着实际的应用意义。一是加入了实际作战环境中太阳对蒙皮辐射的重要影响，生成的红外目标图像逼真。二是作战环境中各个重要环节都进行了理论建模，并软件实现，导引过程中，目标飞机采取一定范围内的机动逃逸，导弹与目标的空间关系实时生成，具有一定的实际作战意义。论文采用的关键技术及理论方法，对今后空战作战环境的模拟研究有一定的参考价值。