[发明专利]一种飞行器目标红外探测仿真成像方法

权利要求书

1.一种飞行器目标红外探测仿真成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立无人机三维几何模型，并将无人机外表面划分为若干微元面；

S2、计算各微元面接收到的太阳辐射照度和天空辐射照度；

S3、基于太阳辐射照度和天空辐射照度，采用热流量平衡方程计算各微元面的温度；

S4、将微元面辐射照度投影到探测器像元，实现无人机目标红外辐射成像。

2.如权利要求1所述的飞行器目标红外探测仿真成像方法，其特征在于，所述微元面接收的太阳辐射照度的计算公式为：

式中，为太阳直射辐射照度；为太阳散射辐射照度；σ为无人机外表面微元面与地面水平面的夹角；ω为太阳入射角；ψ为太阳高度角；为太阳直射辐射照度；为太阳散射辐射照度；I₀为太阳常数，取值1353W/m²；τ为地区透明度；

所述微元面接收的天空辐射照度的计算公式为：

式中，cc为云覆盖；c为与云有关的系数，卷云时c取0.04，积雨云时c取0.22，表示天空无云时的大气长波辐射；

式中，ε为地表发射率；a＝0.61，b＝0.05为经验常数；e_a′为近地面水汽压，T_a是近地面气温和相对湿度的函数。

3.如权利要求2所述的飞行器目标红外探测仿真成像方法，其特征在于，所述计算各微元面的温度的方法，包括以下步骤：基于热流量平衡方程计算无人机表面微元面温度分布；对每个微元面，忽略微元面之间的导热，其热流量平衡方程为：

式中，表示外表面微元面与大气对流换热；表示外表面微元面从外界吸收的热量；表示机身外表面微元面向外界散发的热量；

其中，无人机外表面微元面与大气对流换热热流为：

式中，h_fs(t)为对流换热系数；为大气温度；T(0,t)为机身外表面微元面温度；

无人机外表面微元面向外界散发的热量为：

式中，ε_fs(λ)为机身外表面微元面发射率；T(0,t)为外表面微元面温度；L_B(T(0,t))为普朗克黑体辐射；λ_min～λ_max为红外探测波段，λ_min＝8μm；λ_max＝12μm；

无人机外表面微元面从外界吸收的热量为：

式中，α_fs(λ)为机身外表面微元面光谱吸收系数；为天空辐射照度；θ_in为天空辐射与机身外表面微元面法线方向夹角；为太阳辐射照度；θ_surf为机身外表面微元面法线方向和太阳入射方向夹角；

位于无人机电池盒外表面的微元面的温度位于无人机表面非电池盒区域的微元面的温度Q为无人机电池在工作状态时发热产生的热量；

结合上述公式，计算得到无人机外表面各微元面的温度T_W。

4.如权利要求1所述的飞行器目标红外探测仿真成像方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S4.1、对无人机机身微元面进行编号，其中，编号1至M为电池盒外表面的微元面，M+1至N为非电池盒区域的微元面；

S4.2、选取微元面编号为K＝1，初始化探测器每个像元的辐射照度H_ij为0，其中i和j分别表示探测器第i行第j列像元；

S4.3、对第K块微元面进行探测器投影分析；

S4.4、判断该微元面对探测器是否可见，如果可见，执行步骤S4.5；否则，执行K＝K+1，并返回步骤S4.3；

S4.5、计算微元面投影到探测器像元上的辐射照度H_K；

S4.6、判断K是否等于N，如果不是，执行K＝K+1，并返回步骤S4.3；若是，则执行步骤S4.7；

S4.7、形成无人机目标红外辐射照度图。