[发明专利]一种天基红外空中目标探测波段选取方法

说明书

本发明公开了一种天基红外空中目标探测波段选取方法，首先系统性地建立了空中目标整体在红外波段的辐射特性模型，再建立几种常见背景的辐射特性模型；以目标和背景的辐射特性为基础，结合信噪比(SNR)和信杂比(SCR)提出信号‑噪声‑杂波联合比(SNCR)，以SNCR作为评价标准对目标整体辐射特性强度进行评估；分别计算空中目标在不同波段区间内的SNCR值，确定SNCR的峰值区间，并以此区间作为天基空中目标的探测波段。本方法可为提升天基红外探测系统获取到的目标信号强度提供依据，提高目标与背景杂波、系统噪声的对比度，显著提升探测系统对空中目标的发现能力。

技术领域

本发明属于红外遥感和红外空间技术领域，特别是涉及一种天基红外空中目标探测波段选取方法。

背景技术

在远距离条件下对目标进行探测时，由于探测距离远，目标的信号较弱，而背景杂波复杂，探测器的噪声明显，探测效果主要受到三方面的影响：第一是目标在飞行过程中，背景变化的多样性，如海面背景、云背景、城市背景等，因此存在强变化的背景杂波；第二是大气的影响，目标辐射在穿透大气的过程中会被大气中某些气体有选择性地吸收，或被大气悬浮微粒散射，上述现象均会使目标辐射产生衰减，从而降低信噪比和信杂比；第三方面，在探测器中的噪声也会对目标信号产生巨大的干扰。因此需要获取大的信噪比和信杂比，使得探测器获取强信号。国内外学者主要都仅是采用单一参数对目标的谱段进行确定，都无法全面地系统性考虑对探测谱段影响的关键参数。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种天基红外空中目标探测波段选取方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种天基红外空中目标探测波段选取方法，包括以下步骤：

步骤一：收集常见空中目标和不同类型背景的各项参数，构建目标和背景辐射特性模型，分别获取目标和背景的辐射通量与波长的关系φ_tar(λ)和φ_bk(λ)，其中φ为辐射通量，λ为波长；

步骤二：根据Silk统计方差的方法定义杂波，并进一步得到在目标探测过程中的信杂比SCR(λ₁，Δλ)：

步骤三：定义信噪比：信号的辐射通量转化为信号电子数N_S(λ₁，Δλ)，如下所示：

N_S(λ₁，Δλ)＝φ_q·η·t_int(e/pixel) (4)；

信噪比SNR(λ₁，Δλ)的表达式如下所示：

步骤四：结合公式(3)和(5)可以得到SNCR联合参数公式：

其中，步骤一中目标的辐射通量与波长的关系φ_tar(λ)的确定：

全面分析空中目标辐射特性，从目标的几何尺寸、运动特性、蒙皮温度、蒙皮及尾焰的发射率、尾喷口和尾焰的温度变化出发，构建目标的辐射特性模型，获得目标自身光谱辐射通量φ_tar(λ)与波长λ的关系：

其中，I_tar(λ)为目标辐射强度，R为卫星轨道高度，H为目标离地面高度，n为目标再焦平面上的像元数，τ(λ)为大气透过率，τ₀(λ)为光学系统效率，K(λ)为能量集中度，A_r为入瞳面积。

其中，步骤一中背景的辐射通量与波长的关系φ_tar(λ)的确定：