[发明专利]跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电磁辐射理论、红外辐射测量交叉技术领域，更具体地，涉及一种跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统。

背景技术

目前国内外动目标红外辐射特性反演方法所涉及的传输路径均处于大气层内，然而该方法已经不能满足传输路径跨太空环境与大气层的应用需求。

跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演难点在于，测量系统与被观测目标之间的传输路径既有一段穿过大气也有一段穿过真空，辐射能量传播过程复杂。用于红外辐射特性反演的传输特性参数主要取决于测量系统、被观测目标以及地球之间的相对位置关系。这种相对关系变化多样，导致跨太空环境与大气层的传输路径模式存在多种不同类型。每种传输路径模式条件下的红外辐射传输特性参数计算方法不同。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统，通过确定测量系统与被观测动目标之间的路径类型计算不同路径下被观测动目标红外辐射能量穿过大气的路程长度和角度，并利用相关参数计算红外辐射传输特性参数，最后根据多次测量的被观测动目标像方的红外辐射亮度平均值和红外辐射传输特性参数进行被观测动目标物方红外辐射亮度的反演计算。由此解决现有技术中的跨太空和大气层红外辐射传输特性参数计算和物方红外辐射亮度反演计算的技术难题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法，包括：

(1)确定跨太空与大气层的红外辐射传输路径类型，其中，所述红外辐射传输路径类型包括大气层内测量系统观测太空中的被观测动目标条件下的辐射传输路径、太空中的测量系统观测大气层内的被观测动目标条件下的辐射传输路径以及太空中的测量系统透过大气层观测太空中的被观测动目标条件下的辐射传输路径；

(2)计算当前红外辐射传输路径类型下的红外辐射传输特性参数透过率ρ和程辐射L_r；

(3)根据测量系统以Δt为时间间隔连续测得的n次被观测动目标像方红外辐射亮度求像方平均辐射亮度L_t'：其中，表示第i个Δt测得的被观测动目标像方的红外辐射亮度，i＝1,…,n；

(4)根据测量系统测得的被观测动目标像方的平均辐射亮度L_t'计算被观测动目标物方的红外辐射亮度L_t：

优选地，步骤(2)具体包括：

(2-1)若跨太空与大气层的红外辐射传输路径类型为大气层内测量系统观测太空中的被观测动目标条件下的辐射传输路径，则由测量系统高度、大气层最高高度、天顶角、地球半径以及红外波段计算该辐射传输路径条件下的红外辐射传输特性参数透过率ρ和程辐射L_r，其中，测量系统高度和红外波段依据实际情况确定，地球半径为测量系统所处纬度处的半径值，大气层最高高度设定为预设值，天顶角的计算公式为：其中，A表示大气层内的测量系统的位置，B表示太空中的被观测动目标的位置，C表示OA延长线上的一点，分别为测量系统和被观测动目标距地心O的高度，为测量系统和被观测动目标之间的距离；

(2-2)若跨太空与大气层的红外辐射传输路径类型为太空中的测量系统观测大气层内的被观测动目标条件下的辐射传输路径，则由辐射传输路径上穿过大气的路程长度、大气层最高高度、被观测动目标高度、地球半径以及红外波段计算该辐射传输路径条件下的红外辐射传输特性参数透过率ρ和程辐射L_r，其中，被观测动目标高度和红外波段依据实际情况确定，地球半径为被观测动目标所处纬度处的半径值，大气层最高高度设定为预设值，辐射传输路径上穿过大气的路程长度的计算公式为：其中，A表示太空中的测量系统的位置，B表示大气层内的被观测动目标的位置，C为辐射传输路径上与大气层边缘的交点，分别为被观测动目标和辐射传输路径上与大气层边缘的交点距地心O的高度，∠ABO可由A点、B点、O点的相对位置关系确定，辐射传输路径为从B向A传播的路径；