1 引 言

机载红外搜索跟踪(IRST)系统是随着红外技术发展起来的挂载在飞机上的光电设备,与传统雷达探测相比,其优点是测量精度高,抗干扰能力强。

对于机载IRST系统综合性能的研究,目前大多数集中在其作用距离上,文献[1]～[4]对其静态作用距离模型进行了理论研究,考虑了目标特性、复杂背景环境、大气衰减、基于目标辐射的信噪比等因素对作用距离的影响。寇添等人引入作战环境,对静态模型在实时性和动态性方面作了扩展研究[5-6]。然而仅仅考虑作用距离指标,并不能使系统达到最好的探测效果,甚至飞行员还会发现随着作用距离的增加,系统发现概率有下降的现象。

Vasu 1897: Śrīśa Chandra Vasu, The Aādhyāyi of Pāini, Benares: Sindhu Charan Bose at the Panini office.

本文在已有理论研究成果的基础上,试图将作用距离与发现概率联合起来考虑,提出有效探测区域的概念,试分析有效探测区域与作用距离、发现概率、战场环境、飞行速度的制约关系。本文的研究拟对机载IRST的实战应用提供有意义的参考价值。

2 有效探测区域模型建立

本文所指的有效探测区域,并不是机载IRST性能指标中所给出的系统搜索范围。这里有效探测区域定义为:以载机为中心,机载IRST系统在任意作用距离处,以不低于作战要求的发现概率发现目标的探测空域。

假设两机态势如图1所示,建立载机飞机坐标系Oxyz,P点为目标在XOY平面的投影点,α表示目标相对于载机的方位角,β表示目标相对于载机的俯仰角。有效探测区域标记为Ω(α,β),是由方位角、俯仰角共同确定的一个空间区域。

语文是一门语言性学科，听说读写是语文教学的主要教学目标。因此，保证课堂朗读教学质量尤为关键。在传统教学模式中，教师更加注重理论知识教学，忽略了学生的本质需求，导致对朗读教学重视程度不高，学生学习兴趣与积极性也受到比较严重的影响。因此，为保证课堂教学质量，教师更应该注重设置朗读教学环节，丰富朗读内容，提升朗读有效性。

  

图1 有效探测区域示意图Fig.1 Diagram of effective detection area

机载IRST系统是通过感知目标的红外辐射强度信息完成搜索跟踪功能。两机方位角、俯仰角不同,探测到目标的辐射强度就不同,根据传统作用距离公式[7],机载IRST的作用距离就不同,从而可以分析出有效探测区域是随着作用距离的变化而变化的一个量。

假设载机与目标机处于同高度层,以图2所示的尾追探测情况为例建立作用距离与方位角之间的关系函数。

  

图2 水平尾追探测态势图Fig.2 The situation diagram of detection in level direction

式中,TNR为阈噪比；SNR为信噪比,发现概率是对一个标准正态分布的概率密度函数的积分。

 

(1)

式中,Mt为目标尾后方的辐射出射度,主要与目标尾喷口的温度及废气尾焰温度有关。Ms为目标侧面的辐射出射度,其大小主要受飞机蒙皮温度的影响。

用式(1)对传统作用距离方程进行修正,整理后可得方位角与作用距离关系式为:

 

(2)

式中,R为两机作用距离；AO为探测器前光学系统的通光面积；Ad为探测器光敏面积；Δf为探测系统的等效噪声带宽；SNR为探测器接收到的信号噪声比；τα为大气透过率；D*为探测器的比探测率；τ0标记光学系统透过率。

当目标与载机处于不同高度层时,其探测态势假设如图3所示,β表示两机俯仰角。

将99.8%的冰醋酸与80%～85%的回收醋酸充分混合成95%左右的原料酸；原料酸经预热进入管式反应器，在磷酸氢二铵的催化作用下，在700～750℃条件下进行裂解脱水，醋酸裂解生成一分子的水和一分子的乙烯酮，高温的裂解气经换热器迅速降温后分离掉反应生成的水和未裂解的乙酸，整个裂解脱水反应均在真空条件下完成；被分离后的气体经真空泵送入吸收塔，吸收塔采用双乙烯酮作为循环液来吸收气体，吸收饱和的液体进入聚合槽聚合生成双乙烯酮；双乙烯酮采出后经薄膜蒸发提纯得到双乙烯酮成品。其生产过程中涉及的主要化学反应有：

  

图3 俯仰尾追探测两机态势图Fig.3 The situation diagram of detection in pitching direction

同样可以推导出目标在IRST方向的辐射强度:

 

(3)

式中,Sf表示目标俯视投影面积。同样用式(3)对传统作用距离方程进行修正,可得俯仰角与作用距离关系式为:

 

(4)

从式(2)、(4)可以看出,在IRST的性能参数、目标机机型都已确定的情况下,影响有效探测区域的可变因素有:R、SNR、τα、Ms、Mt。

3 作战环境下有效探测区域分析

3.1 发现概率影响分析

依据有效探测区域的定义,发现概率的选取影响有效探测区域的取值范围。机载IRST系统的发现概率为检测视场中信号超过检测阈值的概率。对于点目标信号探测系统,由于受背景辐射不确定性、系统噪声等随机因素的影响,其发现目标是概率事件。表达式为:

 

(5)

图2中α表示两机方位角。目标机静止状态下的侧面积用Ss表示,尾后面积用St表示。可以算出此态势下,目标在机载IRST方向的辐射强度为:

根据信噪比与作用距离的关系,依据文献[8],设置阈噪比为8,图4仿真了作用距离与发现概率的变化情况。可以看出,在机载IRST探测距离指标内,随着作用距离的增大,发现概率迅速减小,说明一味增加作用距离,IRST并不能达到最佳的探测效果。

（3）严格目标公开。通过加大预算绩效目标公开力度，强化各部门“花钱问效”的责任意识，督促各部门提高预算绩效目标编制的科学性、规范性。

  

图4 作用距离与探测率的关系图Fig.4 The relationship of operating range and detection probability

依据公式(2)信噪比与方位角的关系式,图5仿真了水平探测时,探测概率随方位角的变化情况,设机头方向为0 方向,明显看出尾后方的探测概率要大于机头方向,并且符合探测概率(Pd>0.85)的值在一定的角度范围内,超过此角度范围,探测概率迅速下降。

  

图5 方位角与探测率关系图Fig.5 The relationship of azimuth angle and detection probability

3.2 大气透过率影响分析

不同的气象条件下,大气透过率不同,机载IRST系统的探测距离就会相差很大,有效探测区域也会不同。在俯视探测中,处于不同高度层的大气对红外辐射衰减不同,其大小与载机相对于目标的俯仰角β有关,如图6所示。

  

图6 斜程探测路径示意图Fig.6 The sketch map about slanted Detecting path

目标与载机之间的斜程Rx可等效换算为近地水平距离[9]：

当前，我国依旧处于工业化、城市化快速发展的阶段，人地矛盾明显，为保障国家经济的长远发展，土地资源无法避免的会被利用。现如今，在耕地数量不断缩减的环境下，考虑到耕地质量改变造成的耕地存量损失，保障土地资源质量，改变耕地使用方法，加大耕地产量与生产能力等，对确保社会粮食安全及农产品质量是非常关键的，而耕地质量级别监测为满足上述要求奠定良好基础。

 

(6)

式中,Hs表示载机飞行高度;HT表示目标机所在高度。由此可得大气透过率:

“乔模乔样”、“乔模样”、“乔样”都有“妖模怪样”的意思。受话者往往浓妆艳抹，可能是妆容过于艳丽，反而得不偿失，美得过度。在使用该词语时，说话者对于受话者是带有一定的否定意味的。这也是乔字的感情色彩在往贬义方向发展的一种生动体现。

 

(7)

式中，μ0为大气衰减系数,说明大气透过率与俯仰角有关。

图7仿真了不同作用距离处,俯仰角与大气透过率关系,可以看出透过率随着俯仰角的增大刚开始增大的很快,达到某一值时趋于平缓。主要是由于随着俯仰角的增大,斜程作用距离缩短变缓,导致透过率先急剧变化,后逐渐平缓。

  

图7 俯仰角与探测率关系图Fig.7 The relationship aboutangle of pitch and transmittance

3.3 目标飞行速度影响分析

机载IRST系统有效探测区域与目标辐射强度息息相关,目标的辐射强度与飞行速度有关,实战过程中,目标的飞行速度实时变化,所以有效探测区域是个实时变化的量。

5G无线光模块的需求分析和关键技术…………………………………………………………张华，黄卫平 24-4-51

 

(10)

假设目标为某型战斗机,探测器的各性能参数为:Δf=103;A0=0.015 m2;Ad=2.25×10-8m2;D*=1011cm·Hz1/2·W；SNR=8Pd>0.8。

空中目标的红外辐射主要由发动机尾喷口辐射、废气尾焰辐射和气动加热引起的蒙皮辐射三部分组成。当目标速度Vt>2Ma时,气动加热产生的飞机蒙皮热辐射比较明显,尤其是飞机的前向和侧向辐射[10]。其温度Ts为:

将式(10)代入普朗克黑体辐射公式,可求得目标侧向的辐射出射度为:

依据上述模型分析,本文拟仿真不同作战条件下有效探测区域变化情况,试探索其变化规律。

 

(11)

式中,第一辐射量C1=3.741×10-16W/m2；第二辐射量C2=1.4388×10-2m·K;λ1～λ2表示辐射波段。

图8反映了在方位角一定的情况下,马赫数与辐射强度的关系。可以看出当飞行速度Vt>2Ma时,蒙皮的红外辐射增强,由于目标辐射温度与马赫数的平次方成正比关系,因此随着马赫数的增大,目标红外辐射强度急剧增强,相应的有效探测区域也会发生剧烈变化。

  

图8 马赫数与辐射强度关系图Fig.8 The relationship about Mach number and radiation intensity

4 作战环境下,有效探测区域仿真分析

中高职衔接“3+3”分段培养要取得较好的成效，政府、中职、高职、企业等合作多方必须对学生的培养全过程进行有力监控，只有这样才能保障专业人才培养的质量。但现实是中高职在分段培养过程中各自为营、互不干涉，中高职之间没有相互监控的举措，中高职双方没有制定合理的政策制度评价和调控对方的人才培养过程，无法保障对方人才培养的质量，将导致专业人才培养水平大打折扣。

式中,TS为飞机蒙皮温度；T0为周围大气温度；k为恢复系数,其取值决定于附面层中气流的流场,层流取0.82,紊流取0.87；γ为空气的定压热容量和定容热容量之比,通常取1.3；Ma为飞行马赫数。

实验组穿刺成功率高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；实验组穿刺时间短于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；实验组并发症发生率低于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）（表2）。两组并发症均为误入颈内动脉，均未发生血胸、气胸及神经损伤。

目标飞行速度Vt>2 Ma时,图9(a)、(b)分别反映了方位角α、俯仰角β随探测距离的变化情况。表1反映了60、80、100 km处有效探测区域的取值范围。

 

  

图9 有效探测区域与探测距离关系图Fig.9 The relationship of detection area and operating range

 

表1 不同作用距离处的有效探测区域Tab.1 Effective detection area in different range

  

R/km6080100α/(°)24～33660～300138～222β/(°)12～18024～18036～174

从图9可以看出,探测过程中要保证发现概率大于某一设定值,不同最大作用距离处的有效探测区域是不一样的。随着距离增大,有效探测区域明显减小。并且可以看出在作用距离R=100 km处,俯仰有效探测区域并不包含目标正后方,这与文献[6]中最佳探测点的方位俯仰角论点相一致。

说明红外搜索跟踪系统在作战使用中,在载机与目标由远及近的飞行过程中,可以依据有效探测区域的选择范围,在保证虚警概率的前提下,合理设置信号检测阈值,使其由小到大渐变,有助于提高机载IRST的工作性能。

图10反映了大气透过率在0.9、0.7、0.5时探测区域的变化情况。

为保证工程质量，降低工程风险，确保工程安全和进度，必须坚持“以防为主、防治相结合、先探后治、先治后掘”的原则，贯彻“探、注、排、堵、截”相结合的防治水方针和“探一段、注一段、挖一段、护一段、衬一段、稳扎稳打、步步为营”的综合施工原则。抓好防治水工作是长江穿越隧道施工的首要任务，防治水施工技术包括超前探水和压力注浆。

可以看出,大气透过率对有效探测区域的影响很大,随着透过率的减小,探测区域缩小得很快,当大气透过率τ0<0.6时,有效探测区域仅在尾后方很小的角度范围内,说明在大气透过率较低的情况下,要较好地发挥机载IRST的探测性能,对载机的飞行要求较高。

图11仿真了目标飞行速度分别在Vt=1 Ma、Vt=2 Ma、Vt=3 Ma时,有效探测区域变化情况。

  

图10 有效探测区域与大气透过率关系图Fig.10 The relationship of detection area and transmittance

 

  

图11 有效探测区域与飞行速度关系图Fig.11 The relationship of effective detection area and flight speed

仿真表明,随着马赫数的增大,有效探测区域会迅速增大,在目标速度接近3 Ma时,几乎可以全向探测。主要原因在于蒙皮温度与马赫数的平方成正比关系,目标飞行越快,气动加热使蒙皮温度越高,越容易被探测到。然而在Vt<1 Ma的情况下,仅仅在尾后方α(144～181)、β(114～131)范围内能探测到目标。

5 结 论

为了更好地量化分析机载IRST探测性能,本文将作用距离与发现概率联合考虑,提出有效探测区域的概念,建立了水平、俯仰两种探测区域模型,讨论了发现概率、大气透过率和目标飞行速度等关键因素对有效探测区域的影响关系。

仿真结果表明,通过建立有效探测区域与目标距离、大气透过率、飞行速度的模型关系,可以实时计算得出机载IRST有效探测区域,从而为发挥机载IRST的作战使用性能提供理论参考。

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