CN110979729A - 一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法 - Google Patents

一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，涉及飞行器隐身技术领域。该方法基于红外探测器的工作原理，综合考虑目标飞行器及背景的红外辐射特性的可获取性，目标飞行器隐身工作距离，目标飞行器工作时长及总工作时间等因素影响得到飞行器地面测试的目标红外隐身效能评估指标C。该评估指标符合S.M.A.R.T.原则，即能够具体的描述目标飞行器地面测试红外隐身效能，又易于获取、量化和分析，可在有效时限中评判目标飞行器地面测试红外隐身效能。

Description

一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法
技术领域
本发明涉及飞行器隐身技术领域，尤其涉及一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法。
背景技术
随着高新科技在空战领域的应用，飞行器隐身已经成为关系到国防安全的重要技术之一。飞机在大气中做高速运动时，气流的动能使蒙皮发热，同时发动机尾喷口和尾焰高温气流，成为飞行器主要的红外辐射源，红外制导武器已经从单一的短波向长波波段发展，战机的红外隐身也变得更加重要。为衡量隐身效果，需要建立一套飞行器地面隐身效能评估机制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，对飞行器地面测试红外隐身效能进行评估。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，包括以下步骤：
步骤1、选择飞行器地面测试红外辐射对比度中的基于辐射亮度的对比度作为确定目标飞行器隐身效能的指标之一；
所述基于辐射亮度的对比度如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000011
其中，C4为基于辐射亮度的对比度，LT为探测器接收到的目标飞行器的辐射亮度，LB为探测器接收到的背景的辐射亮度；
步骤2、在基于辐射亮度的对比度基础上，考虑大气透过率带来的捕获特性的变化，确定目标飞行器隐身工作距离下的对比度，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000012
其中，C5为目标飞行器隐身工作距离下的对比度，τx为目标飞行器隐身工作距离下的大气透过率；
步骤3、在步骤2确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度基础上，综合考虑探测器不同通道和测试时间的影响，完成目标飞行器地面隐身效能综合评估指标的确立；
根据探测器的参数，用A和B两个通道完成测试，A通道为MCT红外光谱检测通道，B通道为InSb红外光谱检测通道，因此为消除探测器的探测误差同时提高评估指标对比度使用的可行性，定义目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000021
其中，C6为目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，LTL为探测器B通道接收到的目标飞行器在3-5μm波长的总辐射亮度，LTH为背景在3-5μm波长的总辐射照亮度，LTH为探测器A通道接收到的目标飞行器在8-12μm波长的总辐射亮度，LBH为背景在8-12μm波长的总辐射亮度，C5L为探测器B通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度，C5H探测器A通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度；
同时在目标飞行器进行地面测试时，尤其是发动机地面红外隐身测试时，不同时刻及测试的总时长会直接影响测试结果的效能评价，根据目标在不同测试时刻与测试总时长确定不同条件下相同指标的权重，从而得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000022
其中，C为最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标，T为目标飞行器总工作时间，n为探测器在目标飞行器总工作时间T内采集红外辐射亮度的次数，tk为目标飞行器第k次隐身工作距离下的工作时长，C6k为目标飞行器第k次隐身工作距离下的综合对比度；
通过对多项指标的综合考虑，归纳合并修改，由式7和式6得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标如下：
Figure BDA0002282766010000023
其中，xk为目标飞行器第k次隐身工作距离；
当最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标C数值越低时目标飞行器红外隐身效能越强。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，基于红外探测器的工作原理，综合考虑目标飞行器及背景的红外辐射特性的可获取性，目标飞行器隐身工作距离，目标飞行器工作时长及总工作时间等因素影响得到的飞行器地面测试的目标红外隐身效能评估指标C符合S.M.A.R.T.原则，即能够具体的描述目标飞行器地面测试红外隐身效能，又易于获取、量化和分析，可在有效时限中评判目标飞行器地面测试红外隐身效能。提出的综合效能评估指标综合考虑了地面测试涉及的测试参数的获取方法是否简洁，能否代表目标及背景的红外辐射特性，目标隐身工作距离，目标工作时长及总工作时间的影响等因素，较好地反应出飞行器地面红外隐身能力。本发明方法能够用于评估战机地面测试红外隐身效能，同时也适用于其他如发动机地面测试等目标的红外隐身效能评估中。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的不同距离下160℃黑体及理论黑体的光谱辐射亮度，其中，(a)为7m距离下实测光谱辐射亮度，(b)为8m距离下实测光谱辐射亮度，(c)为9m距离下实测光谱辐射亮度，(d)为10m距离下实测光谱辐射亮度；
图3为本发明实施例提供的不同距离下160℃黑体及理论黑体的光谱辐射强度，其中，(a)为7m距离下实测光谱辐射强度，(b)为8m距离下实测光谱辐射强度，(c)为9m距离下实测光谱辐射强度，(d)为10m距离下实测光谱辐射强度；
图4为本发明实施例提供的不同距离下160℃黑体及理论黑体的光谱辐射照度，其中，(a)为7m距离下实测光谱辐射照度，(b)为8m距离下实测光谱辐射照度，(c)为9m距离下实测光谱辐射照度，(d)为10m距离下实测光谱辐射照度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、选择飞行器地面测试红外辐射对比度中的基于辐射亮度的对比度作为确定目标隐身效能的指标之一；
对于特定目标的隐身性能需要有一个可以用来对比的参考值来确定一个物体的隐身效能，因此本发明选择飞行器地面测试红外辐射对比度作为确定目标隐身效能的指标之一。
对比度典型定义如式1所示。
Figure BDA0002282766010000031
其中，C1为对比度，MT为目标的辐射出射度，MB为背景的辐射出射度，定义中规中矩，缺点是需要进行辐射出射度的计算，本实施例选择的探测器为MR170，能够获到的红外特性为辐射亮度、辐射照度、辐射强度，很难通过实验环境获取出射度数据，不符合战机地面隐身效能评估指标应该具有的简洁性。为保证目标辐射量的可获取性，所述飞行器地面测试红外辐射对比度包括基于辐射强度的对比度、基于辐射照度的对比度和基于辐射亮度的对比度；
所述基于辐射强度的对比度如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000041
其中，C2为基于辐射强度的对比度，IT为探测器接收到的待测目标的辐射强度，IB为背景的辐射强度；
所述基于辐射照度的对比度如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000042
其中，C3为基于辐射照度的对比度，ET为探测器接收到的待测目标的辐射照度，EB为背景的辐射照度；
所述基于辐射亮度的对比度如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000043
其中，C4为基于辐射亮度的对比度，LT为探测器接收到的待测目标的辐射亮度，LB为探测器接收到的背景的辐射亮度；
本实施例中，为保证指标可靠，即对比度数值的可比性，通过数组对比实验来观察应用MR170型红外热像仪探测器，分别在7m、8m、9m、10m距离下对黑体目标下的测试结果，如图2、3、4所示。
对于辐射亮度和辐射强度的测定在不同距离下的表现最为良好，能够代表目标及背景的辐射特性，便于整个效能评估系统的标定，所以以基于辐射亮度的定义作为评估指标红外隐身效能对比度的定义更合适。
步骤2、在基于辐射亮度的对比度基础上，考虑大气透过率带来的捕获特性的变化，确定目标隐身工作距离下的对比度，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000044
其中，C5为目标飞行器隐身工作距离下的对比度，τx为目标飞行器隐身工作距离下的大气透过率；
飞行器地面红外隐身测试时，要通过探测器可观测范围，选择尽可能包含全部测试目标，并尽可能拉进测试距离完成地面测试任务，相对应也就确定了红外隐身目标地面测试的工作距离，由于大气分子存在吸收和散射效果，不同距离下，红外反隐身探测器能够捕获到的目标红外辐射特性会有相应的衰减，导致了红外探测设备的极限预警距离有所不同，本发明的效能评估方法是为了评估其实际工作时的隐身效能表现，所以应当考虑大气透过率带来的捕获特性的变化，设置适当的指标来保证整体评估方法的科学性，所以必须考虑目标的完成任务的工作距离作为重要评估指标。
步骤3、综合考虑探测器不同通道和测试时间的影响，完成目标飞行器地面隐身效能综合评估指标的确立；
根据探测器的参数，用A和B两个通道完成测试，A通道为MCT红外光谱检测通道，对于红外波长为8-12μm检测最为精准，B通道为InSb红外光谱检测通道，对于红外3-5μm测量较为精准，因此为消除探测器的探测误差同时提高评估指标对比度使用的可行性，定义目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000051
其中，C6为目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，LTL为探测器B通道接收到的目标飞行器在3-5μm波长的总辐射亮度，LTH为背景在3-5μm波长的总辐射照亮度，LTH为探测器A通道接收到的目标飞行器在8-12μm波长的总辐射亮度，LBH为背景在8-12μm波长的总辐射亮度，C5L为探测器B通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度，C5H探测器A通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度；
同时在目标飞行器进行地面测试时，尤其是发动机地面红外隐身测试时，不同时刻及测试的总时长会直接影响测试结果的效能评价，根据目标在不同测试时刻与测试总时长确定不同条件下相同指标的权重，从而得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标，如下公式所示：
Figure BDA0002282766010000052
其中，C为最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标，T为目标飞行器总工作时间，n为探测器在目标飞行器总工作时间T内采集红外辐射亮度的次数，tk为目标飞行器第k次隐身工作距离下的工作时长，C6k为目标飞行器第k次隐身工作距离下的综合对比度；
通过对多项指标的综合考虑，归纳合并修改，由式7和式6得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标如下：
Figure BDA0002282766010000061
其中，xk为目标飞行器第k次隐身工作距离；
当最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标C数值越低时目标飞行器红外隐身效能越强。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、选择飞行器地面测试红外辐射对比度中的基于辐射亮度的对比度作为确定目标飞行器隐身效能的指标之一；
步骤2、在基于辐射亮度的对比度基础上，考虑大气透过率带来的捕获特性的变化，确定目标飞行器隐身工作距离下的对比度；
步骤3、在步骤2确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度基础上，综合考虑探测器不同通道和测试时间的影响，完成目标飞行器地面隐身效能综合评估指标的确立。
2.根据权利要求1所述的一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，其特征在于：所述
步骤1所述基于辐射亮度的对比度如下公式所示：
Figure FDA0002282764000000011
其中，C4为基于辐射亮度的对比度，LT为探测器接收到的目标飞行器的辐射亮度，LB为探测器接收到的背景的辐射亮度。
3.根据权利要求2所述的一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，其特征在于：步骤2所述目标飞行器隐身工作距离下的对比度如下公式所示：
Figure FDA0002282764000000012
其中，C5为目标飞行器隐身工作距离下的对比度，τx为目标飞行器隐身工作距离下的大气透过率。
4.根据权利要求3所述的一种飞行器地面红外隐身测试效能评估方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
根据探测器的参数，用A和B两个通道完成测试，A通道为MCT红外光谱检测通道，B通道为InSb红外光谱检测通道，因此为消除探测器的探测误差同时提高评估指标对比度使用的可行性，定义目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，如下公式所示：
Figure FDA0002282764000000013
其中，C6为目标飞行器隐身工作距离下的综合对比度，LTL为探测器B通道接收到的目标飞行器在3-5μm波长的总辐射亮度，LTH为背景在3-5μm波长的总辐射照亮度，LTH为探测器A通道接收到的目标飞行器在8-12μm波长的总辐射亮度，LBH为背景在8-12μm波长的总辐射亮度，C5L为探测器B通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度，C5H探测器A通道确定的目标飞行器隐身工作距离下的对比度；
同时在目标飞行器进行地面测试时，尤其是发动机地面红外隐身测试时，不同时刻及测试的总时长会直接影响测试结果的效能评价，根据目标在不同测试时刻与测试总时长确定不同条件下相同指标的权重，从而得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标，如下公式所示：
Figure FDA0002282764000000021
其中，C为最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标，T为目标飞行器总工作时间，n为探测器在目标飞行器总工作时间T内采集红外辐射亮度的次数，tk为目标飞行器第k次隐身工作距离下的工作时长，C6k为目标飞行器第k次隐身工作距离下的综合对比度；
通过对多项指标的综合考虑，归纳合并修改，由式7和式6得到最终测试目标飞行器地面隐身效能综合评估指标如下：
Figure FDA0002282764000000022
其中，xk为目标飞行器第k次隐身工作距离；
当最终目标飞行器红外隐身效能综合评估指标C数值越低时目标飞行器红外隐身效能越强。
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