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分析求解空中目标的光学散射特性,一直以来是国内外学者研究的重点内容之一,并且提出了多种求解方法,这些方法广泛应用在目标追踪、目标特征提取识别以及空中监控等军事和民事领域。目前主流的仿真分析算法在对空中目标散射特性进行研究时,存在忽略复杂目标的间接辐射信息的计算以及求解模型计算速度较慢等问题,针对以上存在的问题,本文通过以下工作进行改进求解：首先,本文对空中目标在自然背景辐射条件下受到的辐射源进行分析,由此引入光学系统中杂散辐射的概念,并且分析了杂散辐射在空中目标散射产生的原因。其次,本文针对主流空中目标散射信息求解方法在求解由目标复杂结构产生的杂散辐射信息的不足,提出基于典型目标的三维面元模型使用光线追迹求解,并且采用Kd-tree(k-dimensional tree)对目标面元建立空间分割描述结构实现加速计算,同时使用MODTRAN大气传输模型模拟计算自然环境下目标表面的入射光信息,然后带入五参数BRDF(bidirectional reflectance distribution function)经验模型计算获得复杂目标在天地背景辐射下的自然光辐射的散射信息。实验结果对比表明本文方法对目标光学探测、识别和导弹制导等方面的研究具有很高的应用参考价值。最后,本文基于OPENGL和VS2008设计了“空中目标散射特性计算分析软件”,在原实验基础上增加目标表面气动温度场的辐射因素,使用流体分析软件FLUENT计算气动温度,根据实例计算结果对比增添目标表面温度场辐射前后杂散辐射分布与之前计算结果的差异从而得出最终结论,表明本文设计的算法能够有效的仿真计算和分析空中复杂典型目标的光学散射信息。