随着红外技术的高速发展,越来越多的国家关注作战目标的红外成像特征,尤其是海面舰船的红外成像特征。利用天基红外探测器观测海洋背景下的舰船目标,获取舰船的红外成像数据,既能够为舰船的定位与识别提供特征参数,又能够为天基探测器的设计与研制提供理论依据,在军事和民用领域中具有科学的研究价值和广泛的应用前景。本文针对舰船目标的红外成像过程,基于全链路红外辐射传输理论,综合考虑海洋背景辐射、大气辐射传输衰减、探测器成像效应对舰船目标红外成像的影响,利用计算机图形渲染技术,实现了天基探测平台下舰船目标的红外成像仿真,分析了不同探测器参数及环境干扰对舰船目标红外成像特征的影响,具体开展的研究工作如下:(1)天基探测场景的全链路红外辐射建模。首先,结合天基探测场景的探测剖面说明各要素的空间位置关系和红外辐射关系;然后,基于天基探测平台的仿真需求,对大规模海面和舰船进行针对性的几何建模;最后,基于全链路红外辐射传输理论,建立海洋背景、舰船目标的自身辐射以及对外界环境的反射辐射模型,考虑大气透过率和大气路径热辐射对目标与背景辐射能量的衰减作用,分析探测器对红外辐射的光电转换过程,完成天基探测场景的全链路红外辐射传输模型。(2)海面舰船的红外成像仿真与分析。基于三维图形渲染引擎OSG搭建针对舰船目标的天基红外探测平台,从图像对比度和灰度特征两个角度分析海面舰船的红外成像仿真结果。首先,在晴朗无云天气下,基于探测器参数对不同观测角度和视场下的舰船目标进行仿真,分析其红外成像特征,讨论探测器参数对舰船目标红外成像的影响;其次,针对典型海域的气候条件,对不同季节下的舰船目标进行仿真,分析季节因素对舰船目标的红外成像的影响;然后,考虑海面亮带对舰船目标成像的干扰,基于风速和探测角度对海面亮带干扰下的舰船目标进行仿真,分析海面亮带对舰船目标红外成像的影响;最后,考虑云层对舰船目标的干扰,对云层遮挡下的舰船目标进行仿真,分析其红外成像特征,讨论云层对舰船目标成像的影响。基于上述天基红外探测平台和海面舰船的红外成像特征,为天基探测场景中舰船目标的检测和识别奠定基础。