地球辐射对大气层外弹道式目标表面温度场的影响

运用单位半球法计算了地球辐射热流,并详细介绍了推导过程.由于给出微面元上地球辐射热流的解析表达形式,从而使计算凸面大气层外弹道式目标表面上的地球辐射热流变得非常简便.为了准确分析地球辐射对目标表面温度场的影响,利用有限元法建立了热传递模型.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布.数值计算表明:在目标飞行全程中,由于地球辐射的作用,目标绝大部分表面的温度变化范围在10K以内.     

卫星的红外辐射特征研究

卫星的红外辐射特征对于工作卫星与失效卫星的判别具有重要意义,根据卫星与地球、太阳之间的位置关系,计算了太阳直接辐射角系数,利用随机模拟法计算了地球反照和地球红外辐射角系数,建立了卫星温度控制方程,并利用辐射传递系数的概念和蒙特卡洛方法进行辐射换热的计算,对卫星温度场进行了求解,讨论了卫星红外辐射特征的计算方法,并对其特性进行了分析计算,结果表明：卫星的散热面是区别工作卫星和失效卫星的依据。     

目标反射环境红外辐射的模拟研究

基于红外辐射探测大气层外目标时,探测器接收到的目标红外波段辐射不仅包含目标自身辐射,也包含对环境光源辐射的反射,主要为对太阳辐射、地球辐射、地球反照太阳辐射的反射.在按照基本物理原理进行建模的过程中,通过计算给定探测时间太阳、目标、地球以及观测站点在统一坐标系中位置矢量及其相应夹角,模拟了带太阳能帆板的圆柱主体目标反射...     

地球红外辐射背景成像方法研究

为模拟生成地球红外辐射背景图像，研究其成像方法。首先将地球表面划分为若干地表区域，考虑大气传输特性、地表类型、地袁经纬度及地袁海拔高度等因素影响，根据地袁类型，建立地球袁面区域温度模型和红外辐射亮度模型．然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布。根据红外探测器视角与视点．利用OpenGL实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示。结果表明，模拟生成的地球红外背景图像效果逼真，可用于红外目标识别和仿真应用。     

混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估

空间外热流仿真计算是航天器热控设计以及地面试验验证的关键技术之一。传统蒙特卡洛法(MC)抽样的随机性问题导致其计算地球红外和反照辐射外热流的收敛速度慢。为解决这一问题，文中首先分析比较外热流积分各个随机变量维度对积分的贡献程度，发现前四维随机变量对积分贡献程度最高。之后在外热流积分的前四维度中，将拟蒙特卡洛法(QMC)代替传统MC，对所求目标面元光线发射点和方向进行采样，其他积分维度仍采用MC，该方法将MC和QMC混合到一起计算外热流。最后以某航天器为算例，通过大数据光线追踪实验得出外热流准确度和收敛速度。研究结果表明，混合-QMC计算地球红外和反照辐射外热流的准确度始终优于传统方法。进一步的分析表明，该方法在地球辐射外热流准确度上的收敛速率，优于传统方法所呈现的收敛速度值(即-0.5)。此外，在面元地球辐射外热流求解的光线追踪过程中，若面元所发光线不存在反射的情况，混合-QMC方法能够更准确快速地求解其外热流。将混合-QMC应用到地球辐射外热流计算中，可以在一定程度上提高计算效率。     

混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估EI北大核心CSCD

空间外热流仿真计算是航天器热控设计以及地面试验验证的关键技术之一。传统蒙特卡洛法(MC)抽样的随机性问题导致其计算地球红外和反照辐射外热流的收敛速度慢。为解决这一问题,文中首先分析比较外热流积分各个随机变量维度对积分的贡献程度,发现前四维随机变量对积分贡献程度最高。之后在外热流积分的前四维度中,将拟蒙特卡洛法(QMC)代替传统MC,对所求目标面元光线发射点和方向进行采样,其他积分维度仍采用MC,该方法将MC和QMC混合到一起计算外热流。最后以某航天器为算例,通过大数据光线追踪实验得出外热流准确度和收敛速度。研究结果表明,混合-QMC计算地球红外和反照辐射外热流的准确度始终优于传统方法。进一步的分析表明,该方法在地球辐射外热流准确度上的收敛速率,优于传统方法所呈现的收敛速度值(即-0.5)。此外,在面元地球辐射外热流求解的光线追踪过程中,若面元所发光线不存在反射的情况,混合-QMC方法能够更准确快速地求解其外热流。将混合-QMC应用到地球辐射外热流计算中,可以在一定程度上提高计算效率。     

地球红外辐射背景成像方法研究

为模拟生成地球红外辐射背景图像, 研究其成像方法。首先将地球表面划分为若干地表区域,考虑大气传输特性、地表类型、地表经纬度及地表海拔高度等因素影响, 根据地表类型, 建立地球表面区域温度模型和红外辐射亮度模型, 然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布。根据红外探测器视角与视点,利用OpenGL 实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示。结果表明, 模拟生成的地球红外背景图像效果逼真, 可用于红外目标识别和仿真应用。     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

凝视型地球辐射探测仪的辐射标定技术研究

凝视型地球辐射探测仪是我国的新型空间应用遥感仪器,仪器具有全波探测通道和短波探测通道,采用腔体探测器,对地凝视观测,视场覆盖地表边缘,用于从空间的低轨道卫星平台测量地球辐射出射总量,提供地球辐射收支信息.作为定量化应用的遥感仪器,对仪器提出了高精度的定标需求,本文结合仪器的设计特点,提出了使用辐射标准传递方法,先用黑体标定凝视型地球辐射探测仪全波腔体探测通道,继而用全波通道标定积分球,再用标定好的积分球对凝视型地球辐射探测仪短波探测通道进行标定的办法,提高了短波探测通道的辐射标定精度.     

地球模拟器中热地球温度分析

提出了地球光阑与热地球分别放置在不同机械支撑结构上的新型低轨道地球模拟器,该地球模拟器省去了地球光阑的制冷装置,简化了地球模拟器的结构。本文对这种地球模拟器的主要部件--热地球的辐射与温度的关系进行了理论分析,确定了热地球辐射面板需要达到的温度范围及辐射表面的均匀度范围,同时设计了热地球的具体结构。     

空间地球辐射探测技术研究进展

地球辐射收支对于研究天气气候及其相互关系具有重要作用。对国内外空间地球辐射探测技术的近代发展及现 状进行了分析和研究,并结合地球辐射收支工程项目,论述了静止轨道地球辐射收支探测的特点。     

飞机全向红外辐射特征研究

正确研究飞机全向红外辐射特征是对飞机进行红外探测和跟踪的基础。文章根据红外辐射基本理论,通过建立飞机全向红外辐射坐标系和对飞机三个主要辐射源(蒙皮、尾焰和喷管)红外辐射计算方法的分析,构建了飞机全向红外辐射强度的理论计算模型,该模型解决了不同探测方向上的飞机红外辐射强度的计算。最后,利用此模型计算了3～5微米和8～12微米两个波段的某飞机全向红外辐射强度,并对仿真结果进行了分析,分析结果表明了理论模型的正确性。     

基于可达辐射能的目标表面辐射传递系数计算方法

为了便于在红外成像仿真中对目标表面温度场进行计算,提出了一种基于可达辐射能的目标表面辐射传递系数计算方法。分别用公式法、蒙特卡洛法和可达辐射能计算法计算了两两垂直表面和两两平行表面模型间的辐射传递系数,并进行了仿真验证。结果表明,该可达辐射能计算方法在确保计算精度满足要求的同时,在计算效率上相对于公式法和蒙特卡洛法都有较大提高。     

中段飞行弹道导弹表面温度与辐射特性计算

中段飞行弹道导弹目标辐射特性对于探测手段选择、传感器设计等具有重要意义.以采用红外隐身技术的弹道导弹为研究对象,考虑表面隐身涂层特性和进出地影的影响,采用有限体积法计算了弹道导弹在整个中段飞行过程中的温度变化;结合导弹自身辐射与太阳、地球辐射光谱,给出了导弹0～15μm范围内的辐射特性;研究了导弹表面温度和辐射特性的关...     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。     

地面目标表面温度及红外辐射的计算

目标表面温度和红外辐射的理论计算对红外热像的模拟、控制目标红外辐射进而实现红外隐身等领域有着重要意义。各种复杂因素的影响导致地面目标表面温度的计算非常复杂。边界条件对目标的表面温度理论计算精度有着重要的影响，分析了影响目标表面温度边界条件的各种因素，得到了计算地面目标表面温度的一般方法。以一维导热微分方程为例，计算了某建筑物墙壁外表面温度白天随时间的变化关系，并与实际测量值进行了比较，结果表明理论计算较为准确。最后在此基础上，对目标的红外辐射进行了理论计算和讨论。     

基于相关光子宽谱段自校准辐射基准源的定标新方法

针对我国空间科学的未来发展和应用需求,以及目前星上定标和在轨定标方法的局限性,提出一种基于自发参量下转换效应的自校准宽谱段（450~1500 nm）辐射基准源设计方案。该辐射基准源系统主要由宽波段参量下转换、观测与自校准复用光路、多路光子计数与符合探测、信号采集与测量控制等4个主要功能模块构成。辐射基准源兼有星上自校准和自主观测功能,能够在不依赖于外部基准的条件下实现高精度的自校准,保障对地高精度观测,为其他卫星有效载荷提供高精度的量值传递标准。     

某型模块的热设计及仿真

以某型模块热设计为例,首先按自然散热方式进行理论计算,然后应用FloTHERM软件对导航模块的散热性能进行仿真分析,为电子设备的散热设计提供了设计依据和参考,最后对仿真分析的结果进行了分析总结。