The invention discloses a band comparison method for a space-based infrared camera combined with detection efficiency. The method comprises the following steps: first, the characteristics of target radiation and atmospheric background radiation simulation; two, combined with the actual use of optical system and detector parameters of target and background electron number calculation; three, combined with the performance of the detector to detect the interference of electronic counting; four, calculating detection efficiency parameters under different bands, as band selection reference. The invention provides a systematic method for the band selection of the space-based infrared detection system for specific tasks. The method is closely linked to engineering practice, and the evaluation index can be quantified, which provides a reference for the design of the band of the space-based infrared detection system.
【技术实现步骤摘要】
一种结合探测效能的红外相机波段比较方法
本专利技术属于红外探测领域,涉及一种结合探测器性能和目标背景特性的红外相机波段比较方法,应用于红外探测器设计中的波段的选择设计。
技术介绍
在探测系统设计的过程中,波段选择对于探测性能有极大的影响,一定程度上决定着探测系统能否及时发现目标,并且对目标实现持续跟踪。合适的探测波段应该在抑制背景的基础上突出探测目标,其中的影响因素包含目标背景辐射能量、大气影响、成像光学系统和探测器影响。目前探测器波段选择方面没有权威的模型和统一的评定标准,通常所采用的方法为在参考国外相同功能卫星波段的基础上对于波段的大气透过率、目标发射率和背景发射率进行分析,结合分析结果做出探测波段的选择。目前常用方法有两个缺点,一是在波段分析过程中仅考虑了目标背景特性,没有考虑在具体的工程实现中所采用的探测器的性能;二是在考虑影响因素的时候只是分布考虑了各个因素的影响作用,而没有将影响因素结合起来综合分析。本专利技术解决了这两个问题,建立了结合目标背景特性和探测器性能的探测效能计算模型,为波段选择提供综合的、定量化的参考依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是建立考虑目标背景影响和探测器性能影响的探测效能模型,弥补现有方法未考虑工程实现以及影响因素间相互作用的缺点,为红外探测系统波段设计提供一种定量化的比较方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:1、探测目标与背景仿真首先对目标辐射特性进行仿真,通过查询文献资料或实际测量获得目标的温度和发射率,利用普朗克定律对其光谱辐射强度进行计算仿真,得到It(λ);背景的仿真利用Modtran的计算结果,输入 ...
【技术保护点】
一种结合探测效能的红外相机波段比较方法,其特征在于方法步骤如下:1)探测目标与背景仿真首先对目标辐射特性进行仿真,通过查询文献资料或实际测量获得目标的温度和发射率,利用普朗克定律对其光谱辐射强度进行计算仿真,得到It(λ);背景的仿真利用Modtran的计算结果,输入下界面温度、反射率、观察高度、背景高度、太阳天顶角,输出不同波长下大气透过率τa(λ)、背景辐亮度Lbk(λ)、大气路径辐亮度Lph(λ)、多次散射辐亮度Lscat(λ);2)计算目标与背景的信号电子数目标电子数计算方法如下:某波段Δλ下目标像元的产生的电子数St(Δλ)为
【技术特征摘要】
1.一种结合探测效能的红外相机波段比较方法,其特征在于方法步骤如下:1)探测目标与背景仿真首先对目标辐射特性进行仿真,通过查询文献资料或实际测量获得目标的温度和发射率,利用普朗克定律对其光谱辐射强度进行计算仿真,得到It(λ);背景的仿真利用Modtran的计算结果,输入下界面温度、反射率、观察高度、背景高度、太阳天顶角,输出不同波长下大气透过率τa(λ)、背景辐亮度Lbk(λ)、大气路径辐亮度Lph(λ)、多次散射辐亮度Lscat(λ);2)计算目标与背景的信号电子数目标电子数计算方法如下:某波段Δλ下目标像元的产生的电子数St(Δλ)为其中,λ1,λ2为波段起止波长,tint为积分时间,η为探测器平均量子效率,h为普朗克常量,c为光速,φtarget_pixel(Δλ)为某波段Δλ下目标像元接收到的总能量:式中φtarget(λ)为点目标辐射进入相机入瞳并到达像元上的光谱辐射通量,φback_target(λ)为目标像元中背景的光谱辐射通量,φfk_target(λ)为目标位置到观测点处的大气引起的光谱辐射通量,分别进行计算,方法如下:点目标辐射进入相机入瞳并到达像元上的光谱辐射通量φtarget(λ)为:R=H-hτ0为光学系统透过率,τa(λ)为大气光谱透过率,AD为入瞳面积,R为观测距离,H为观测点高度,h为目标高度,n为目标在焦平面上所成像元数;目标像元中背景的光谱辐射通量φback_target(λ)为:As=Nd2其中,At为目标在焦平面上成像的面积大小,As为焦平面上所有像元总面积,ΩIFOV为瞬时视场立体角,Atarget为目标面积,N为像元总数,d为像元中心距,f为焦距,FF为探测器填充因子;目标位置到观测点处的大气引起的光谱辐射通量φfk_target(λ)为:...
【专利技术属性】
技术研发人员:饶鹏,谢婧,李夜金,
申请(专利权)人:中国科学院上海技术物理研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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