在第二次世界大战期间,因美军率先使用红外系统而引起的各国间的军事竞赛使得红外成像系统得以快速发展,在此后的几十年里红外成像系统由二维慢帧扫描的非实时显示系统逐步发展为焦平面实时显示系统。现代的红外成像系统不仅在军事上有所应用,在工业以及医疗等领域都有广泛的应用。对于应用广泛的红外成像系统而言,成像质量和作用距离的预估对红外系统的工作性能评价和后续对系统的设计优化都有着十分重要的意义。本文建立了一套红外成像系统的目标信噪比模型,用于评价系统探测目标的能力。该信噪比是红外成像系统的辐射响应,与红外图像质量相关,可作为计算系统作用距离的参数,是红外成像系统设计的基础。目标信噪比模型与目标和背景的辐射特性以及系统的信号处理过程有关,主要影响因素包括:被探测物体自身的辐射特性、背景的辐射特性、噪声干扰、大气对红外辐射传输的衰减影响以及红外成像系统本身的性能包括光学系统衰减、信号处理、探测器响应性能等。对于目标的红外辐射特性,将从目标自身辐射和反射的周围环境辐射两个方向分析,本文将实验目标(大疆无人机)视为朗伯辐射体计算。关于大气对红外成像系统的影响,可分为两个方面进行分析,一方面为大气传输红外辐射过程中的衰减作用,另一方面为大气自身辐射特性造成的噪声影响。大气衰减是因为大气中水蒸气、二氧化碳的等成分对红外辐射的吸收、散射以及反射的作用,因此大气衰减系数是一个与大气组成成分和作用距离有关的量,所以在计算红外系统作用距离时往往需要迭代大气衰减系数。大气同自然界其他物质一样存在自身的热辐射,因为目标遮挡其背后大气的辐射到达探测器,所以造成大气热辐射对接收目标辐射的探测器和纯接收背景辐射的探测器的影响不同。本文从背景辐射差这一角度,对红外成像系统的目标信噪比进行建模。根据目标的成像所占像元数目不同,分为亚像元和面源目标,针对两种不同的成像效果建立了不同的信噪比模型,并在此基础上给出了作用距离计算方法。模型的实验验证,是以华北光电技术研究所车载型凝视型红外搜索跟踪系统为观测系统,以低慢小目标的代表大疆无人机为观测目标,通过在冬夏两个季节对作用距离等实验数据的采集验证模型的合理性。