CN110926515B - 一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，针对电视观瞄具、红外热像仪和激光测距机等光电传感器，通过分析大气能见度变化的不可控因素造成的影响，提出对应不同光电传感器的等效作用距离折算公式，以便在外场调试环境条件下，可以快速获得光电传感器在实时大气能见度下的等效作用距离指标。本发明便于科研人员及时掌握受试产品性能状态，非常适用于外场调试环境，方便简单，精确直观。

Description

一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法
技术领域
本发明涉及光电测试技术领域，具体为一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法。
背景技术
光电探测设备通常包括多个光电传感器，主要有：电视观瞄具、红外热像仪和激光测距机。对这些光电传感器等效作用距离进行计算时，通常在实验室环境采用专用设备进行测试。如利用可见光性能测试机对电视观瞄具的空间分辨率、最小可分辨对比度(MRC)等指标进行测试；对红外热像仪，可以通过红外性能测试设备测得噪声等效温差(NETD)和最小可分辨温差(MRTD)等指标；对激光测距机可以采用激光性能测试仪测试其出射能量，或通过消光比法测试其最大测距范围。通过以上测得的指标，采用公式最终计算出光电传感器的等效作用距离。
然而，在实际外场下对光电传感器的作用距离进行考核时，通常是在一定的温、湿度条件、目标/背景对比度、目标/背景温差、目标反射特性、大气能见度等环境条件下。在这些条件中，大气能见度的变化不可控且对系统作用距离影响较大。而上述传统等效作用距离计算方法不仅繁琐，而且需要在实验室环境下通过大型专用测试设备对指标进行测试，无法适用于光电探测设备在实际外场环境下进行调试作业。因此，研究一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法对光电探测设备在外场调试环境具有一定的意义。
发明内容
本发明的目的是通过分析大气能见度变化的不可控因素造成的影响，提出一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，无需通过专用性能测试设备，可在实际外场调试环境下快速获得光电探测设备在实时大气能见度下的等效作用距离指标
本发明的技术方案为：
所述一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，其特征在于：
当光电传感器为电视观瞄具时，根据公式
C＝C0·e-αR
计算等效距离R，其中C0为标准考核条件下的目标与背景的对比度，α为当前大气能见度，C≥0.05；当计算得到的等效距离值大于标准考核条件下的考核值时，取标准考核值；
当光电传感器为红外热像仪时，根据公式
Figure BDA0002240161920000021
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效；其中τ等效为等效作用距离下的对应波段的大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波段的大气透过率；
当光电传感器为激光测距机时，若激光光斑全部落在目标上，则根据公式
R等效/τ等效＝R标准/τ标准
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效；
若激光光斑部分落在目标上，则根据公式
Figure BDA0002240161920000022
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效。
进一步的优选方案，所述一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，其特征在于：采用MODTRAN软件获取大气透过率。
有益效果
利用本方法可在外场条件下快速获得光电传感器在实时大气能见度下的等效作用距离指标，便于科研人员及时掌握受试产品性能状态，非常适用于外场调试环境，方便简单，精确直观。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
本发明主要通过对电视观瞄具、红外热像仪和激光测距机的距离计算公式进行分析，对比得出当其它参数一定时，在不同大气能见度下各自光电传感器的作用距离折算结果。
1)针对电视观瞄具，其作用距离往往从三个方面去分析：空间分辨率、CCD光敏特性和对比度。
而对于同一套电视系统，其CCD的光敏特性是一定的，另外距离减小后系统的空间分辨率一定仍能满足作用距离的要求。所以在不同大气能见度条件下，影响其作用距离的主要因素是目标与背景的对比度。正常而言，当目标与背景的等效对比度小于5％后，人的眼睛就分辨不出目标。
等效对比度公式为
C＝C0·e-αR＝C0·τa
其中：C为不同大气能见度条件下一定距离时目标与背景的等效对比度；C0为标准考核条件下的目标与背景的对比度；τa为考核时的实际大气透过率。
根据上式可求出各大气能见度条件下电视观瞄具的等效作用距离值，C0为已知值，τa与能见度α、目标距离R密切相关，则该问题转化为求能够满足C≥0.05时的大气透过率对应的距离值，即该能见度条件下的等效距离值。而当等效距离值大于标准考核条件下的考核值时，取标准考核值。
2)针对红外热像仪，其红外系统作用距离的普遍方程式为：
Figure BDA0002240161920000031
其中：第一项属于目标的辐射强度和沿视线方向的大气透过率；第二项包括了表征光学系统特性的各个参数；第三项属于探测器的特性，第四项包含说明系统和信号处理特性的因素。
由上式可知，对于同样的一个目标、同一套光学系统、同样的探测器及同样的系统特性和信号处理条件，在不同能见度条件下，热像作用距离的差别主要受到大气透过率的影响，其等效作用距离可以采用以下计算公式计算得出：
Figure BDA0002240161920000041
其中：R等效为考核时的能见度条件对应的等效作用距离；τ等效为等效作用距离下的对应波段的大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波段的大气透过率。
3)针对激光测距机，在实验室条件下，通常采用消光比法测试产品的最大测距距离。
根据测试时的实际能见度情况，在激光测照器发射光学系统前增加相应的经过标定的衰减片后，对目标进行测距，最大测距距离若大于等效距离要求，则认为产品的最大测距距离满足要求。消光比法测试计算公式：
Figure BDA0002240161920000042
其中：S为消光比指标；L0为等效距离；V0为测试时能见度；V为战术指标规定的能见度；ρ为指标要求的目标漫反射系数；ρ0为等效目标漫反射系数。
然而，当激光测距机在外场环境装机挂飞时，在激光发射光学系统前增加衰减片的方法就不再可行，此时就需要采取本发明提出的等效距离折算方法。
对于大目标(激光光斑全部落在目标上)来说，激光测距机的作用距离可以用以下公式进行计算：
Pr＝Pt×Tt×Tr×Sr×ρ×Ta 2/4R2
其中：Pt为激光辐射器的发射峰值功率；Pr为激光接收组件的最小可探测功率；Tt为发射光学系统的透过率；Tr为接收光学系统的透过率；Sr为接收面积；ρ为目标漫反射系数；Ta为大气的单程透过率；R为目标距离。
由上式可知，在其它参数都相同的条件下，不同能见度时激光测距机针对大目标的等效作用距离可采用以下计算公式计算得出：
R等效/τ等效＝R标准/τ标准
其中：R等效为考核时的能见度条件对应的等效作用距离；τ等效为等效作用距离下的对应波长大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波长大气透过率。
对于小目标(激光光斑部分落在目标上)来说，激光测距机的作用距离可以用以下公式进行计算：
Figure BDA0002240161920000051
其中：Pr为接收功率；Pt为发射功率；ρ为目标反射率；Ac为目标面积；Ar为接收机有效接收面积；θt为激光发散角；T为激光大气传输单程透射率；R为目标距离；θ为目标表面法线与激光发射光束之间的夹角。
由上式可知，在其它参数都相同的条件下，不同能见度时激光测距机针对小目标的等效作用距离可采用以下计算公式计算得出：
Figure BDA0002240161920000052
其中：R等效为考核时的能见度条件对应的等效作用距离；τ等效为等效作用距离下的对应波长大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波长大气透过率。
以上给出了具体实施方式，利用本发明可在外场条件下快速获得光电传感器在实时大气能见度下的等效作用距离指标，非常适用于外场调试环境。本实施例中使用MODTRAN软件获取大气透过率，以此来计算等效作用距离，而大气透过率受到距离因素的影响，所以本实施例中通过迭代计算得到等效作用距离。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，其特征在于：
当光电传感器为电视观瞄具时，根据公式
C＝C0·e-αR
计算等效作用距离R，其中C为一定距离时，不同大气能见度条件下目标与背景的等效对比度，C0为标准考核条件下的目标与背景的对比度，α为当前大气能见度，C≥0.05；当计算得到的等效作用距离值大于标准考核条件下的标准考核值时，取标准考核值；
当光电传感器为红外热像仪时，根据公式
Figure FDA0003064956400000011
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效；其中τ等效为等效作用距离下的对应波段的大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波段的大气透过率；
当光电传感器为激光测距机时，若激光光斑全部落在目标上，则根据公式
R等效/τ等效＝R标准/τ标准
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效；
若激光光斑部分落在目标上，则根据公式
Figure FDA0003064956400000012
计算考核时的能见度条件对应的等效作用距离R等效；其中τ等效为等效作用距离下的对应波段的大气透过率；R标准为标准考核能见度条件下要求的作用距离；τ标准为标准考核能见度条件下的对应波段的大气透过率 。
2.根据权利要求1所述一种不同大气能见度下光电传感器等效作用距离折算方法，其特征在于：采用MODTRAN软件获取大气透过率。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382497A (zh) * 2008-10-06 2009-03-11 南京大学 基于路况监控视频的能见度检测方法
CN102175613A (zh) * 2011-01-26 2011-09-07 南京大学 基于图像亮度特征的ptz视频能见度检测方法
CN102509102A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 郝红卫 基于图像学习的能见度测量方法
CN102636336A (zh) * 2012-04-19 2012-08-15 北京理工大学 基于等效照明和mrc的主动近红外摄像机作用距离测试方法
CN102645321A (zh) * 2012-04-19 2012-08-22 公安部第一研究所 基于等效照明的主动近红外摄像机作用距离评价系统
CN102661851A (zh) * 2012-04-19 2012-09-12 北京理工大学 基于等效照明的主动近红外摄像机作用距离评价方法
CN106483522A (zh) * 2015-09-02 2017-03-08 南京理工大学 一种基于天基红外探测系统的作用距离分析方法
CN107194924A (zh) * 2017-05-23 2017-09-22 重庆大学 基于暗通道先验和深度学习的高速公路雾天能见度检测方法
CN107368617A (zh) * 2016-05-13 2017-11-21 南京理工大学 基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法
CN109061769A (zh) * 2018-08-10 2018-12-21 河南科技大学 基于可控目标靶的红外系统作用距离测试评估方法
CN109060312A (zh) * 2018-08-10 2018-12-21 河南科技大学 基于可控目标靶的可见光设备作用距离测试方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382497A (zh) * 2008-10-06 2009-03-11 南京大学 基于路况监控视频的能见度检测方法
CN102175613A (zh) * 2011-01-26 2011-09-07 南京大学 基于图像亮度特征的ptz视频能见度检测方法
CN102509102A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 郝红卫 基于图像学习的能见度测量方法
CN102636336A (zh) * 2012-04-19 2012-08-15 北京理工大学 基于等效照明和mrc的主动近红外摄像机作用距离测试方法
CN102645321A (zh) * 2012-04-19 2012-08-22 公安部第一研究所 基于等效照明的主动近红外摄像机作用距离评价系统
CN102661851A (zh) * 2012-04-19 2012-09-12 北京理工大学 基于等效照明的主动近红外摄像机作用距离评价方法
CN106483522A (zh) * 2015-09-02 2017-03-08 南京理工大学 一种基于天基红外探测系统的作用距离分析方法
CN107368617A (zh) * 2016-05-13 2017-11-21 南京理工大学 基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法
CN107194924A (zh) * 2017-05-23 2017-09-22 重庆大学 基于暗通道先验和深度学习的高速公路雾天能见度检测方法
CN109061769A (zh) * 2018-08-10 2018-12-21 河南科技大学 基于可控目标靶的红外系统作用距离测试评估方法
CN109060312A (zh) * 2018-08-10 2018-12-21 河南科技大学 基于可控目标靶的可见光设备作用距离测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
自行高炮光电系统作用距离与脱靶量仿真计算;张广申;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20190415(第04期);第C032-19页 *

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