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第1章 绪论 1

1.1 红外搜索系统的界定 1

1.2 与前视红外系统的比较 1

1.3 总体研究与设计的目的及意义 2

1.4 国外现状与发展趋势 3

1.4.1 国外研制与装备情况 3

1.4.2 红外搜索系统的发展趋势 9

1.5 在未来战争中的作用与地位 10

参考文献 12

第2章 红外搜索系统总体 13

2.1 搜索系统分类 13

2.1.1 行扫描搜索系统 13

2.1.2 圆锥—旋转扫描搜索系统 13

2.1.3 螺旋线扫描搜索系统 14

2.1.4 周视搜索系统 14

2.2 系统组成及分析 14

2.2.1 红外扫描头 14

2.2.2 信号处理装置 15

2.2.3 稳定平台 15

2.2.4 测角系统 16

2.2.5 导航接收单元 16

2.2.6 电源单元 16

2.2.7 随动伺服系统 16

2.2.8 显控台 16

2.3 系统工作原理 16

2.4 系统技术要求 18

2.4.1 材料、零部件与元器件 19

2.4.2 设计要求 20

2.4.3 结构 24

2.4.4 尺寸和质量 25

2.4.5 环境适应性 25

2.4.6 安全性 25

2.4.7 人机工程 25

2.4.8 性能特性 26

2.5 工程技术特点 27

2.5.1 系统的关键技术 27

2.5.2 光学系统方案选取 28

2.5.3 系统软件研制工程化要求 29

2.5.4 系统可靠性、维修性与保障性要求 29

2.5.5 电磁兼容性要求 30

2.6 使命任务与技术要求分析 30

2.6.1 使命任务 30

2.6.2 系统特点 31

2.6.3 技术要求分析 32

2.7 主要战术技术指标论证 32

2.7.1 搜索目标的运动特性 33

2.7.2 系统主要战技指标的确定 34

2.8 总体设计应注意事项 37

参考文献 38

第3章 目标与环境红外辐射 39

3.1 绝对黑体及其基本定律 39

3.1.1 绝对黑体与非黑体 39

3.1.2 普朗克（Max Planck）定律 41

3.1.3 斯特藩—波耳兹曼（Stefan-Boltzmann）定律 41

3.1.4 维恩（W.Wien）位移定律 43

3.1.5 朗伯余弦定律 44

3.2 辐射源分类及辐射量空间分布 45

3.2.1 辐射源分类 45

3.2.2 辐射量空间分布 46

3.3 点源、小面源、朗伯扩展源产生的辐照度 48

3.3.1 点源产生的辐照度 49

3.3.2 小面源产生的辐照度 49

3.3.3 朗伯扩展源产生的辐照度 50

3.4 目标与环境的分类及特点 52

3.4.1 空间目标与深空背景 52

3.4.2 空中目标与天空背景 52

3.4.3 地面目标与地物背景 53

3.4.4 海面目标与海洋背景 54

3.5 环境与目标辐射特性 54

3.5.1 天体背景辐射特性 55

3.5.2 太阳辐射特性 56

3.5.3 天空背景辐射特性 56

3.5.4 海洋背景辐射特性 58

3.5.5 自然辐射源与目标辐射源 59

3.6 目标辐射的简化计算程序 64

参考文献 65

第4章 红外辐射大气透过率的工程理论计算方法 66

4.1 大气衰减与透过率 66

4.2 大气层结构与大气的组成及吸收作用 67

4.2.1 大气层结构 67

4.2.2 大气的组成及吸收作用 68

4.3 大气中辐射衰减的物理基础 68

4.4 大气透过率数据表 69

4.5 海平面上大气气体的分子吸收 90

4.6 不同高度时的分子吸收修正问题 93

4.6.1 吸收本领随高度而改变的修正 93

4.6.2 分子密度随高度而降低所引起的修正 94

4.6.3 纯吸收时的透过率计算程序 96

4.7 大气分子与微粒的散射 97

4.8 与气象条件有关的衰减 100

4.9 平均透过率与积分透过率的计算方法 101

4.9.1 平均透过率的计算方法 101

4.9.2 积分透过率的计算方法 101

4.10 计算举例 102

参考文献 106

第5章 大口径非球面红外光学系统 107

5.1 红外光学系统性能及其结构形式技术分析 107

5.1.1 军用红外光学系统的性能特性 108

5.1.2 传统光学系统结构 109

5.1.3 现代新型红外光学系统 113

5.1.4 传统红外光学结构与现代红外光学结构比较 121

5.2 红外光学材料 123

5.2.1 红外光学材料应具备的性能 124

5.2.2 红外光学材料的应用 125

5.3 光学非球面 127

5.3.1 光学非球面定义 127

5.3.2 光学非球面的数学表述 127

5.3.3 非球面的初级像差 129

5.3.4 实用非球面的评价指标 132

5.4 大口径红外非球面光学系统设计方法 133

5.4.1 设计过程与两镜R-C系统设计方法 133

5.4.2 大口径光学系统特点 136

5.4.3 轻量化设计方案 138

5.4.4 消热差技术 139

5.5 设计举例 140

5.5.1 系统主要技术指标 140

5.5.2 设计过程 141

5.5.3 系统像差分析 147

5.5.4 系统热差分析 148

5.5.5 设计结果 151

参考文献 154

第6章 红外传感器 157

6.1 红外成像系统概述 157

6.2 红外工作波段的选取分析 160

6.2.1 光谱辐出度 160

6.2.2 光谱辐射对比度 160

6.2.3 光谱辐射对比度极值波长 161

6.2.4 两个红外波段的一些实际比较 162

6.3 红外焦平面阵列非均匀性产生的原因及其校正技术 163

6.3.1 两点温度校正法 165

6.3.2 恒定统计平均法 166

6.3.3 时域高通滤波法 168

6.3.4 人工神经网络法 168

6.3.5 四种算法的优点和缺点 169

6.4 系统总体对红外传感器提出的功能及性能指标要求 170

6.4.1 主要功能 170

6.4.2 红外传感器性能指标 171

6.5 红外传感器工作原理与组成 171

6.5.1 红外传感器工作原理 171

6.5.2 红外传感器组成 171

6.6 红外探测器件及物镜光学参数选取 173

6.6.1 红外探测器组件的选取 173

6.6.2 物镜光学系统的设计考虑及参数选取 175

6.6.3 物镜的温度补偿 176

参考文献 177

第7章 全方位红外动态点目标信息处理与图像仿真 178

7.1 全方位红外搜索系统点目标处理方法 178

7.1.1 点目标信号预处理 178

7.1.2 点目标提取 179

7.1.3 目标航迹（点迹）处理 180

7.2 双波段数据融合 183

7.3 红外搜索系统的被动测距方法与目标威胁判断 184

7.3.1 双站定位测距 184

7.3.2 单站定位测距 188

7.3.3 目标威胁判断 190

7.4 红外动态点目标图像仿真系统 190

7.4.1 技术实现方法分析 191

7.4.2 系统组成及工作原理 192

7.4.3 仿真数学模型 194

7.4.4 仿真结果 196

参考文献 197

第8章 扫描与稳定伺服系统 198

8.1 扫描头伺服系统 198

8.1.1 功能及性能指标 198

8.1.2 方位驱动单元 199

8.1.3 俯仰伺服单元 200

8.2 稳定平台伺服系统 203

8.2.1 功能及性能指标 203

8.2.2 组成与工作原理 204

8.2.3 数学模型及参数计算 205

8.2.4 程序框图 208

8.3 测角系统 209

8.3.1 功能及性能指标 209

8.3.2 组成与工作原理 210

8.3.3 测量元件、模块选型及计算 211

8.3.4 粗精组合纠错 212

8.3.5 锁存 213

8.4 导航信息接口 214

8.4.1 功能及性能指标 214

8.4.2 组成与工作原理 214

8.4.3 参数计算及元件选择 215

参考文献 217

第9章 作用距离、探测概率与虚警概率 217

9.1 红外搜索系统的目标探测距离概述 217

9.2 红外系统作用距离一般形式 218

9.3 频域信号处理对红外搜索系统作用距离的影响 221

9.4 时域信号处理对红外搜索系统作用距离的影响 224

9.5 一种作用距离简化计算方法 226

9.6 考虑背景辐射的红外搜索系统的作用距离方程修正及其等效检验 228

9.6.1 作用距离方程推导与修正 228

9.6.2 等效作用距离折算方法 232

9.6.3 △J的计算 232

9.6.4 检验方法 233

9.7 基于探测率温度特性与背景影响的红外搜索系统作用距离方程 234

9.7.1 归一化探测率D＊与光谱探测率D＊（λ）及其物理特点 234

9.7.2 作用距离方程推导与修正 236

9.7.3 辐射源温度与测试D＊用温度不同时的处理方法 238

9.8 基于D＊值综合修正的红外搜索系统作用距离方程 239

9.8.1 问题提出 239

9.8.2 探测器1/f噪声对D＊值影响分析 239

9.8.3 D＊值的综合修正方法 240

9.8.4 作用距离方程修正 241

9.9 虚警时间、虚警概率与探测概率 241

参考文献 242

第10章 红外搜索系统的反对抗与作战效能 244

10.1 激光损伤及加固方法 244

10.1.1 激光破坏机理 244

10.1.2 激光与光学介质薄膜相互作用的机理 245

10.1.3 激光对光伏（PV）传感器的损伤 246

10.1.4 激光对光导（PC）传感器损伤 246

10.1.5 激光对CCD传感器的破坏 247

10.1.6 红外光学材料的激光损伤 248

10.1.7 光电探测器的非线性效应 249

10.1.8 抗激光加固方法 249

10.2 综合性能评价方法研究 251

10.3 作战效能 253

10.3.1 系统作用距离要素 253

10.3.2 火力要素 254

10.3.3 反应时间要素 254

10.3.4 抗性能下降能力 255

10.3.5 可用度 255

参考文献 256

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