λ工"λ」区间积分；α(Μη+1，λ)为 Μη+1处的透明系数，在波长[λι1;λ」区间积分；如果面元为不透明的，则表面透过率的值 α (Μη+1，入J为 0 ;
[0050] S73、在探测器网格上像素点（i，j)的入射辐射亮度为：
[0052] 其中，L(k，1，为在亚像素（k，1)处的入射辐射亮度，在波长[Aiλ」区间 积分；Stl为亚像素（k，1)的面积；Sι,为像素（i，j)的面积。
[0053] 本发明提供的复杂目标红外辐射特性一体化建模方法，包含了对多次反射与阴影 的效应，适用于对复杂目标飞行器（包含尾焰）在特定飞行状态下的红外辐射特性仿真。本 发明可用于复杂目标红外辐射的机理研究，红外隐身装备设计，红外检测算法验证，目标红 外辐射半实物仿真系统输入源，红外搜索跟踪系统的设计，包括波段，域值的选取等。与实 验测量飞行器红外辐射亮度相比，能够覆盖飞行器飞行的各种状态，实现了飞行器在不同 的飞行高度，不同的飞行背景，不同红外谱段，不同观测等条件下，能够求解复杂目标的红 外辐射特性，满足了红外探测系统论证设计，红外探测检测算法评估等对目标红外辐射特 性的需求。并且与地面实验测量相比，节省了大量的人力、物力。
【附图说明】
[0054] 图1为本发明中的复杂目标红外辐射特性一体化建模方法的流程图；
[0055] 图2为本发明中的射线递归过程的流程图。
【具体实施方式】
[0056] 以下结合图1~图2,详细说明本发明的一个优选实施例。
[0057] 如图1所示，为本发明提供的复杂目标红外辐射特性一体化建模方法，包含以下 步骤：
[0058] S1、将通过各种不同途径获取的复杂目标红外辐射特性仿真所需的所有输入参数 和条件组织成XML格式，为复杂目标红外辐射特性一体化建模方法提供输入条件；
[0059] S2、建立适用于光谱射线追踪方法的目标表面红外辐射求解模型，即计算目标蒙 皮自身辐射模型，并基于该目标表面红外辐射求解模型对复杂目标的表面区域进行预处 理；
[0060]S3、建立适用于光谱射线追踪方法的目标表面红外反射求解模型，即计算目标蒙 皮BRDF(双向反射分布函数）反射模型，并基于该目标表面红外反射求解模型对复杂目标 的表面区域进行预处理；
[0061]S4、建立适用于光谱射线追踪方法的非均匀尾焰气体组分红外辐射计算模型，并 基于该非均匀尾焰气体组分红外辐射计算模型对复杂目标的尾焰区域进行预处理；
[0062]S5:针对探测器及其视线方向，对探测器焦平面阵列像素进行采样，生成亚像素光 谱射线束，向场景中目标投射射线束；针对每条亚像素光谱射线追踪射线路径，计算其与场 景中的目标三角面元网格的交点；
[0063]S6、对复杂目标的不同区域，采用S2和S3中建立的模型，计算每一个交点处的辐 射反射值；
[0064]S7、递归计算亚像素光谱射线与场景相交的过程，把所有计算的辐射亮度加到该 亚像素光谱射线接收总辐射亮度中；
[0065] S8、对每个探测器焦平面阵列的像素处的亚像素射线获得的光谱辐射值进行采样 重建，匹配滤波，获得该像素的光谱总辐射亮度；
[0066] S9、利用获得的探测器焦平面阵列的各像素处的光谱辐射值，对谱段进行积分，从 而获得复杂目标的红外辐射亮度值。
[0067] 所述的S1中，由于复杂目标红外辐射特性的仿真需要大量输入条件，而输入条件 的获得是一个极其复杂的过程，涉及多学科问题；具体包含以下步骤：
[0068]S11、采用Catia、SolidWorks等CAD软件，建立所需仿真的飞行器，以作为复杂目 标；该飞行器具有进气口和尾喷口；
[0069]S12、采用TGrid、HyperMesh等网格工具软件，获得适用于流体计算的表面三角面 元网格与周围自由流体网格模型；
[0070] S13、根据复杂目标飞行器的飞行参数，尾焰分子种类及热化学反应方程，大气环 境参数，以及利用空气流量、增压比、涡轮前温度等发动机参数而设定的进气口边界仿真条 件和尾喷口射流边界仿真条件，采用Fluent、CFD++、CFD-Fastran等成熟商业计算流体软 件获得复杂目标飞行器表面温度场分布，尾焰射流流场温度、压强、主要辐射分子（如H20， C02)组分分布的输入数据，并将这些输入数据和条件组织成XML格式。
[0071] 所述的S2中，具体包含以下步骤：
[0072]S21、所述的目标蒙皮自身辐射模型是通过黑体辐射定律来计算求解的，该黑体辐 射定律公式为：
[0074] 其中，Μλ*黑体的光谱辐出度，h为普朗克常数，c为真空中的光速，k为玻耳兹曼 常数，T为热力学温度，λ为辐射波长；
[0075]S22、将复杂目标的表面近似为朗伯辐射面，则推导出适用于光谱射线追踪方法的 目标表面红外辐射求解模型的公式为：
[0077] 其中，ε为复杂目标表面的反射率；λ1和λ2分别为所需仿真的波长区间的起始 波长与终止波长；
[0078]S23、根据S22获得的目标表面红外辐射求解模型，对S13中获得的输入数据进行 预处理，加入复杂目标的表面发射率；针对不同的复杂目标，事先根据样片测得其表面发射 率情况，并加入到复杂目标的表面三角面元网格模型中。
[0079] 所述的S3中，具体包含以下步骤：
[0080]S31、所述的BRDF定义为：
[0082] 其中，dLjθρ(^)为适用于光谱射线追踪的出射方向的辐射亮度，θι^为反射天 顶角，反射方位角；dEjei，（^)为适用于光谱射线追踪的入射方向的辐射照度， 为入射天顶角，<^为入射方位角；
[0083]S32、对于红外波段，采用Sandford-Robertson模型对复杂目标的表面样片BRDF 测量结果进行参数拟合，并将所得到的参数加入到复杂目标的表面三角面元网格模型中， 对于相同BRDF特性的面元赋值一种拟合参数。
[0084] 所述的S4中，对复杂目标的飞行器非均匀尾焰气体组分的红外辐射特性建模的 问题，等同于对非均匀热气体的辐射特性进行建模；而非均匀热气体由于其内部空间点的 温度、组分分布、压强各不相同，因此其红外辐射特性计算十分困难；具体为：
[0085] 分析非均匀热气体的特点和均匀热气体的谱带模型，以原子分子辐射理论为基 础，结合谱线的碰撞展宽效应和多谱勒展宽效应，利用单谱带模型（Curtis-Godson)近似 法对非均匀热气体谱带模型所用到的谱带模型参数进行计算，从而获得射线方向所接收到 的红外辐射亮度Lp，实现对非均匀尾焰气体组分红外辐射计算模型的建立。
[0086] 所述的S6中，具体为：对于复杂目标的表面区域，交点处的辐射亮度值为：
[0088] 其中，Μ代表交点，E,代表外部辐射源到Μ点处的辐射照度；Le代表目标表面自身 辐射亮度（蒙皮辐射）A代表入射辐射亮度。
[0089] 所述的尾焰流场采用包围盒表示其几何区域，如果亚像素光谱射线与该区域相 交，贝采用Curtis-Godson近似方法计算气体福射亮度Lp。
[0090]所述的S7中，L(i，j，为探测器像素网格中像素（i，j)处的入射辐射亮度，其 波长位于[λι1;λ」的区间内；如图2所示，亚像素光谱射线从（i，j)像素点投射并与场 景中的复杂目标的多个面元相交，在第η个面元1处被反射，射线在反射后与第n+1个面 元相交于Mn+1;L(i,j,λi)通过如下算法递归计算：
[0091] S71、初始条件的主射线为：L0(i,j,λJ= 〇 ;k0= 1 ;
[0092] S72、第n+1阶递归为：
[0093]Ln+1 (i,j,λJ=Ln (i,j,λJ+kn· [ τatn。（[Qn, Mn+1]，λJ· Lw (Mn+1,λ丄）
[0094] +(1-α(Mn+1,λ；)) ·Latmo([Qn,Mn+1],λ;) '
[0095]
[0096] 对于Mn+1处的反射射线为：
[0097]kn+1=kn·Tatno([Qn，Mn+1],人丄）· pg(Mn+1,入丄）
[0098] Qn+1=Mn+1 ;
[0099]
[0100] 其中，n为递归深度；Qn为探测器位置或者上一次反射点；Ln+1(i，j，λ]为探测器 接收到的第n+1阶累计辐射亮度，在波长[λι1; 区间积分；Ln(i，j，λ]为探测器接收 到的第η阶累计辐射亮度，在波长[λiλJ区间积分；kn+1为第n+1阶递归系数；kη为第 11阶递归系数；1^"1。（说，]^ +1]，入1)为光程（]^，]^+1)中大气程辐射，在波长[111，入 1]区间 积分；τatnro([Qn，Μη+1],λ;)为光程（Μη,Μη+1)的大气透过率，在波长[λ;λJ区间积分； Li0cai(Mn+1，入）为Mn+1辐射和反射的辐射亮度，在波长[λ工"λ」区间积分；α(Μη+1，λ)为 Μη+1处的透明系数，在波长[λι1;λ」区间积分；如果面元为不透明的，则表面透过率的值 α (Μη+1，入J为 0 ;
[0101] S73、考虑采用亚像素的射线追踪方法，在探测器网格上像素点（i，j)的入射辐射 亮度为：
[0103] 其中，L(k，l，为在亚像素（k，l