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红外隐身舰船的辐射特征建模与仿真研究
| 论文题名： | 红外隐身舰船的辐射特征建模与仿真研究 |
| 关键词： | 红外隐身舰船;辐射特征;温度场;材料发射率 |
| 摘要： | 当今世界各国海军装备迅猛发展，隐身舰船已经成为各国海军舰队的主要作战战力。隐身舰船基于多种隐身手段，降低了在反舰武器探测下的成像与背景成像的差异。由于表面材料发射率的差异，隐身舰船表面辐射组成与普通舰船不尽相同，光学特性的变化使得反射辐射成为隐身舰船辐射管控的重点。通过对不同探测条件及环境条件作用下的隐身舰船进行建模与仿真，研究多种红外隐身技术复合作用下的舰船，能够对舰船的红外探测与反探测提供支持。因此本文进行的研究内容如下： （1）通过对海洋环境辐射情况进行理论建模，基于海洋表层发射率及反射率模型，分析海面白冠泡沫带对光学特性的影响，统计实验数据对辐射特性进行修正。统计海温季节及日变化情况，依托发射率完成本征辐射的建模；使用Modtran完成太阳及天空辐射的计算，得出海洋表面以反射形式散发的辐射能量；辐射传输的末段过程中，利用Modtran软件对大气效应进行计算，完成海洋环境辐射的建模。 （2）利用3DSMAX建立舰船三维模型，基于不同材料的舰船温度场及材料发射率数据，完成舰船本征辐射模型的建立。根据隐身舰船表面辐射光照情况，采用Schlick模型对隐身舰船表面反射辐射进行建模，据此分析了表面辐射占比的变化。 （3）基于米氏散射理论计算了细水雾的消光、散射系数，通过消光截面及朗伯比尔定律描述细水雾衰减作用，完成了浓度、雾粒半径等参数与透过率的对应。并通过反照率的计算，结合天空、阳光及海面辐射情况，对细水雾作用下的隐身舰船进行了辐射传输建模，并将其与普通舰船进行对比，阐述了细水雾对隐身舰船的特别价值。 （4）依托OGRE开源渲染引擎及DirectX底层接口脚本搭设仿真平台，编写CG脚本程序完成辐射特征模型的渲染及显示。利用粒子系统完成细水雾的动态仿真效果，将水雾透过率、水雾区域辐射亮度与水雾纹理透明度、纹理灰度颜色值精确对应，定量化描述细水雾的辐射特征。此外，耦合外界环境辐射对不同探测条件下的隐身舰船进行了仿真，探讨了隐身舰船较优的探测方式。最后，对不同参数及不同环境下的细水雾进行仿真，研究细水雾在不同季节、时刻、风速下对隐身舰船的辐射特征管控变化，完成了隐身舰船辐射链路建模。 本文对隐身舰船的建模与仿真，可以为隐身舰船在海洋环境中的辐射特征进行更精确的量化，更加真实地反馈不同环境下实际辐射值的差异，为隐身舰船的探测与反探测技术的发展提供更加强劲的动力。 |
| 作者： | 陈思翀 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 王晓蕊;王学新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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