[发明专利]海雾条件下船载红外探测系统有效作用距离的两步计算法

说明书

本发明属于红外系统在复杂海洋环境下的作战使用研究领域，涉及一种海雾条件下新型船载红外探测系统有效作用距离的两步计算法。海雾条件下新型船载红外探测系统有效作用距离的两步计算法，包括以下步骤：第一步，首先根据海雾浓度数据进行第一步计算，得到理论探测距离；第二步，建立评估模型，求取探测能力指数；第三步，根据探测能力指数进行第二步计算。本发明从实地调查研究的实际出发，提出了以两步计算法来求取红外系统在海雾中的有效探测距离，计算模型综合考虑了人、海洋环境和设备三方交互影响的因素，有效解决了单纯依靠海雾信息而出现的“计算失灵”问题。

技术领域

本发明属于红外系统在复杂海洋环境下的作战使用研究领域，涉及一种海雾条件下船载红外探测系统有效作用距离的两步计算法。

背景技术

在船只船载设备所包括的各类探测手段中，红外热成像探测系统以其被动探测、设备轻便灵活、目标虚警率低等突出优点越来越受到世界各国的重视。船载红外系统不仅可以昼夜工作，还可以弥补雷达探测的不足，实现全方位、全时域的探测跟踪，这些优点非常重要。在地缘政治紧张时，军舰经常被要求保持对目标的有效跟踪，而雷达照射通常被认为是某种挑衅行为，这时，被动探测的红外系统便可以大行其道。

作为一种船载设备，船载红外系统在作战使用中必然受到海洋环境的制约，而在众多的海洋气象条件中，海雾是遭遇最多、影响最深的因素。据相关统计，世界海洋表面的绝大部分都会发生海雾，有三分之一的海域年均海雾时间达两个月之久，海雾是影响船载红外探测系统正常使用的严重障碍。就船载红外传感器来讲，其工作波段主要集中在8-12微米波段，海面空气中悬浮的海雾雾滴会对波段红外辐射产生衰减作用，在海雾条件下，尤其是在能见度不足千米的海雾中，有效探测距离将急剧降低，有时甚至不能使用。

在世界范围内，由于新式船载红外探测系统装舰时间较晚，关于其作战使用、尤其是受海洋环境的影响方面的研究相对较少，国内外均没有公开的权威的研究；在民用的红外设施(典型的如美国“FLIR”系列)的使用说明中，也基本没有不良气象条件下使用的性能描述。有一些零星的关于8-12微米波段雾中衰减的研究也是内容浅显，仅仅根据瞬间的雾浓度利用米氏公式计算求得，没有经过实践的检验。

发明内容

本发明计算模型综合考虑了人、海洋环境和设备三方交互影响的因素，解决了单纯依靠海雾信息而出现的“计算失灵”问题。

本发明的技术方案:

一种海雾条件下船载红外探测系统有效作用距离的两步计算法，步骤如下：

第一步：首先根据海雾浓度数据进行第一步计算，得到理论最大探测距离。

在实际应用中，较大范围海空的详细海洋气象信息，由大型计算机数值模拟系统推演获得，常用的有WRF、MM5和RAMS。只要输入所需的边界条件，经系统运行后便能获得所需空间的海雾微物理结构。在海雾条件下，尤其是在较浓海雾中，海雾气溶胶粒径尺度与船载红外传感器的工作波段相差无几，此波段红外辐射衰减遵从米氏散射定律。根据米氏散射的光学公式，若海雾的含水量为W，单位为g/m³，在正常情况下红外系统的正常探测距离为d(km)，在较浓海雾条件下理论最大探测距离为d_x(km)，则根据米氏散射公式各参数之间具有如下关系：

d_x即为第一步计算的结果。

所谓的“计算失灵”问题是指：在装设备的实际使用中，我们发现，通过公式(1)计算所得的数据与实测数据不相吻合，尤其在雾浓度较大时差别很大，经分析原因存在于以下四点：

①海雾浓度在空间上具有较大的不均匀性和时间上的不稳定性；

②人与装备的契合情况等等不一；

③红外系统有着自身的固有特点；