《光电对抗原理与应用》课件第3章.ppt

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1、第3章 光电侦察告警技术3.1 辐射源3.2 光辐射的探测技术3.3 激光侦察告警技术3.4 红外侦察告警技术3.5 紫外侦察告警技术3.6 光电综合侦察告警技术 3.1辐射源辐射源大体可分为三类：一类是人造辐射源，如黑体、钠灯、能斯特灯等；另一类是自然辐射源，系统设计中有时称它们为背景辐射源，太阳、月亮、地球、海洋、云等辐射都属自然辐射源；再一类是目标辐射源，这里的目标是指所讨论的目标的核心辐射，例如对于对抗导弹，导弹的辐射就是目标辐射源。本节讨论的主要是后两大类，而自然辐射源中的太阳和月亮辐射在许多书上都能查到，因此不在本节中讨论。3.1.1背景辐射源背景辐射可以是自身辐射、反射或是散射来

2、自天空、陆地、海面的辐射，而且往往是上述几种因素的综合反映。背景辐射理论上的大致特征如图3.1所示。3 m以下的光谱是以反射和散射太阳辐射为主，此时谱辐射分布可以近似用6000 K黑体辐射分布代替。实际辐射分布与构成背景的反射和散射特性有关：4.5 m以上的光谱分布主要是地球、空气和目标的自身热辐射，其温度在300 K左右；34.5 m之间光谱的背景辐射处于最低值。图3.1理论上背景辐射光谱的分布曲线1.陆地的背景辐射特性陆地的背景辐射特性主要取决于地表物反射率和地表发射的热辐射。表3.1给出地面和云雾的反射率数据，也给出地球的光谱反射特性和反射的角分布。表3.1地面和云雾的反射率数据 从表3

3、.1中可以看出地球反射率具有下列一般规律：(1)随太阳高低角的减小，反射率增大。(2)陆地通常比海洋的反射率高。(3)反射率随纬度的升高而增加，因为纬度升高时，太阳高低角减小。(4)地球南北极因冰雪覆盖和云覆盖也使反射率增加。(5)浓云覆盖有较高的反射率。(6)由于云量、植物和冰雪覆盖的季节性变化，各地区的反射率也有季节性变化。陆地的热辐射主要受陆地表面温度和云覆盖量影响。陆地表面较温暖地区要比较冷地区发射的热辐射量更多。云量增加会引起热辐射减少。无云时，空气温度和湿度是主要影响因素。空气温度增加使热辐射也增加，但湿度增加会引起热辐射减少。太阳高低角也影响热辐射，因为它影响地面温度和低层大气温

4、度。故陆地的热辐射有昼夜和季节性变化，陆地的辐射昼夜变化特别明显。陆地上的热辐射虽各处不同，但它比地球表面各处反射率的变化小得多。地球热辐射图形通常与反射率图形相反，有下列特点：(1)最大热辐射出现在晴朗的赤道地区，随纬度的增加，地球的热辐射减少。(2)在每日不同时刻，陆地和海洋之间的热辐射有明显差异。(3)云覆盖使其热辐射减少。(4)季节性变化明显，即较暖和的地区有更高的热辐射。(5)在海洋，热辐射的昼夜变化不大，而在沙漠地区昼夜变化可达20。白天由于太阳照射的原因，小于4 m波长的太阳光反射占优势。陆地上，地面地物反射率变化很大，3 m以下光的反射率从粗糙地面的0.03到新下积雪的0.95

5、。4 m以上波段的辐射则是地面地物自身温度产生的辐射。地面地物的辐射率都比较高，尤其是813 m 微米波段，大部分地面背景的辐射率超过0.9。根据柯西霍夫定律，地面地物是一个好的吸收体，也是一个好的辐射体。夏日白天地面温度往往可达4050，夜晚地面地物的冷却速度与物体的热容量、热导和空气热交换有关，同时还与它们的辐射率和大气湿度、云层高度和厚度有关。在非常干旱、天上又无云的地区，地面热辐射很快传向空间，地物温度也下降很快。在植物生长和河湖海附近，由于它们有很大的热容量,因而白天和夜晚的温差相对要小。1)植被的光谱反射特性绿色植被的光谱反射率如图3.2所示。其特征是在可见光波段，对于正常的绿色植

6、被，中心波长在0.45 m的蓝光谱带和中心波长在0.65 m的红光谱带的反射率都非常低。这就是叶绿素吸收带，在两个叶绿素吸收带之间，即在0.45 m附近形成一个反射峰，这个反射峰正好位于可见光的绿色波长区域，所以人眼看植被是绿色的。图3.2绿色植被的光谱反射率当植被患病或成熟时，叶绿素和水分含量减少，两个叶绿素吸收带的吸收减弱。在上述红色吸收区的反射率增高，所以患病植物或成熟庄稼呈黄色或红色。从波长0.7 m开始，植被反射率迅速增加，形成近红外反射峰。与可见光波段相比，植被在近红外的光谱特征是反射率很高，透过率也很高，但吸收率很低。大多数植被在近红外波段的反射率和透过率均为0.450.50，但吸收率小于0.05。在波长大于1.3 m的近红外区域，植被的光谱反射率主要受1.4 m和1.9 m附近的水吸收带支配。植被的含水量控制着这个区域的反射率。在这两个吸收带之间的1.6 m处有一个反射峰。2)土壤和岩石的光谱反射特性 在从可见光到近红外的0.42.4 m波段，土壤的反射率与土壤的物理化学性质有密切的关系。反射率取决于土质和土壤水分的含量、土壤中腐殖质和氧化铁的含量以及土壤中可溶盐的含量