一种红外场景/点源目标模拟器技术研究

研究了一种红外场景/点源目标模拟器。模拟器由一路红外场景、一路点源目标和四路点源干扰组成。模拟器包括点源目标/干扰通道、中继光学系统、成像通道、多目标复合系统、运动控制系统和机械支撑及连接结构,可以同时模拟一路点源目标,四路点源干扰和一路红外场景。对模拟器进行实验研究,模拟器所生成红外图像的空间分辨率达到10 lp/mm,模拟器点源光斑尺寸最小为42μm,最大为499μm。该模拟器已经成功应用到半实物仿真试验中。     

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。     

某特种动力发动机模拟器设计方法

以某特种动力发动机试车试验及半实物仿真试验为工程应用背景,采用DSP+FPGA主协处理器方案设计了固体火箭发动机模拟器,实现了某特种动力发动机推力与燃气发生器压强的闭环控制输出,以及特种动力发动机伺服系统特性在半实物仿真中的真实模拟。该发动机模拟器参与了多次的发动机试车试验及半实物仿真试验,验证了该发动机模拟器软硬件的稳定性和可靠性。为某型号发动机试验研究建立起了工程实用的硬件平台。     

基于MOS电阻阵列的红外目标模拟器非均匀性校正技术研究

红外成像目标模拟器是红外成像半实物仿真系统中的关键组成部分,基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是红外图像生成器的重要发展方向。其中红外图像生成的质量是设计和研制红外成像目标模拟系统需重点考虑的问题。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。结合实际应用,阐述了基于MOS电阻阵列的红外成像目标模拟器的非均匀性产生机理,建立红外目标模拟器的非均匀性修正数据库对红外目标模拟器的图像数据源进行校正和补偿,产生校正后的图像数据,完成对红外目标模拟器存在非均匀性的离线修正。     

基于大屏幕的可见光目标模拟器技术研究

介绍了在电视制导武器半实物仿真系统中基于平面直角大屏幕的可见光目标模拟器的组成和工作原理,利用视景仿真软件Vega和MFC实现了视景生成软件的设计与开发,并将其应用于电视导引头的半实物仿真中。仿真结果表明,所提出的目标模拟器及其视景软件能够满足电视导引头半实物仿真的需求。     

红外搜索跟踪系统的半实物仿真系统设计

信息处理组件的设计与验证是红外搜索与跟踪系统研制过程中的关键环节;设计了一个基于嵌入式多媒体系统的红外信息处理组件半实物仿真测试系统,能够通过嵌入式系统完成红外目标场景视频流的实时生成、伺服控制模型的在线解算,软件仿真环境通过以太网与实物系统交互,实现针对红外信息处理组件的半实物闭环仿真测试,为信息处理组件的设计、仿真验证和性能评估提供了集成验证环境,将能够有效缩短整个系统的研制周期,提高研制质量。     

武器红外传感器系统实时仿真概述

红外传感器系统的性能取决于系统操作时的环境,如复杂的地形、背景环境和大气条件等,用传统的飞行试验方法来作为系统性能的测试手段已不适应.采用半物理闭环仿真方法,在实验室建目标模拟器,可实时产生动态逼真的交战时所观察到的红外场景,为具有红外探测能力武器系统在研制、集成、测试、系统性能有效评价、武器系统的开发等方面提供精确可重复的实验途径.仿真系统包括目标特性及与红外场景有关的数据库、图像生成计算机、红外目标发生器、红外场景投影光学系统、飞行模拟器、仿真计算机.目前目标发生器产生的红外图像分辨率已达到512×512,帧频100Hz,辐射波段3～5μm、8～12μm,适用于目前红外制导系统制导过程的分析和评价.     

末敏弹室内半实物仿真系统设计(英文)

设计了末敏弹红外敏感器室内半实物仿真系统,研究了末敏弹在攻击目标过程中的姿态控制以及对目标的识别率.系统采用半实物仿真技术,利用Multi-Gen Creator软件生成战场环境中所需要的场景和目标的三维可见光模型,并附上相应红外纹理.通过虚拟视场样机模拟生成红外敏感器扫描视场所产生的场景的红外数字信号.将末敏弹的探测系统——红外敏感器作为实体引入到仿真系统中参与试验,并和其它物理模型、数学模型构成闭合回路,完成了末敏弹的实时仿真功能.仿真结果表明,红外敏感器能够对目标进行完全识别,并具有误检率和漏检率低的优点.     

基于红外图像仿真的光电模拟器研究

针对舰载光电跟踪仪仿真测试需求,提出基于红外图像仿真的光电模拟器的设计。利用Ｖｅｇａ仿真平台计算所得辐亮度和仿真图像灰度值之间线性关系,求解该线性映射关系,对红外仿真场景的图像进行分析标定。通过某型光电跟踪仪定型试验验证,光电通道跟踪精度达到１ ｍｒａｄ,满足系统指标要求。光电模拟器可完成在复杂背景、夜间等外场无法进行的试验条件下,对光电跟踪仪动态性能和战技指标的测试。     

基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统研究

为了在导弹试验任务中给指挥员提供决策支持,设计了一种基于HLA和VEGA的海基靶场半实物视景仿真系统。将三轴飞行转台、目标模拟器、负载模拟器等实物接入仿真系统,采用高层体系结构规范构建仿真系统的联邦架构,设计了联邦对象模型,建立了关键联邦成员的数学模型,解决了反射内存网与HLA的时间推进冲突问题,有效提高了仿真系统数据传输的实时性。采用Multigen-Creator软件建立了各个仿真实体的3D模型,利用Vega软件实现模型的渲染、场景驱动、声音仿真等。通过系统测试,结果表明：该视景仿真系统能够实时驱动各个仿真实体运行,视景画面流畅,图像刷新速率达到30帧/秒以上,满足系统实时性要求。     

中波红外景象投影光学系统消热差设计

针对红外成像系统性能测试与评估的应用需求,设计了一套基于数字微镜器件的消热差的中波红外景象投影光学系统.探讨了红外视景仿真用投影光学系统的像差特性和设计方法,并对投影系统的无热化进行了分析.采用分光板和补偿板方案,解决了大相对孔径条件下投影系统的远心照明分光和像差平衡问题,提高了分辨率和均匀性,增大了视场.系统由远心投...     

Research on DMD infrared scene projector with a high contrast ratio infrared prism design

In this paper a single-DMD infrared scene projector with a high contrast ratio prism design of the illumination optical system is presented. By using the innovative infrared three-element TIR prism group, the off-state and flat-state light that reflected by the DMD could be all steered away from the projection lens. The contrast ratio and optical efficiency has been improved with this three-element TIR prism as the light-separator. This DMD infrared scene projector also features low-profile and compact structure. The illumination and projection optical systems are proved to be of great efficient light utilization. In this letter we analyze the impacts of optical efficiency on temperature simulation. This architecture with three-element TIR prism added could be used in IRSP based single-DMD to improve contrast and optical efficiency.     

Dynamic infrared scene projection: a review

Since the early 1990s, there has been major progress in the developing field of dynamic infrared scene projection, driven principally by the need for hardware-in-the-loop simulation of the oncoming generation of imaging infrared missile seekers and more recently by the needs for realistic simulation of the new generation of thermal imagers and forward-looking infrared systems. In this paper the current status of the dynamic infrared projection field is reviewed, commencing with an outline of its history. The requirements for dynamic infrared scene projection are examined, allowing a set of validity criteria to be developed. Each class of infrared projector that has been investigated—emissive, transmissive, reflective, laser scanner and phosphor—together with the specific technology initiatives within the class is described and examined against the validity criteria. In this way the leading dynamic infrared scene projection technologies are identified.     

A real-time infrared radiation imaging simulation method of aircraft skin with aerodynamic heating effect

Real-time infrared radiation simulation technology can provide effective support for rapid design and evaluation of a system which integrates infrared imaging technology. Considering the aerodynamic heating effect, this paper presents a real-time infrared radiation characteristic simulation method of aircraft skin based on the panel element method, which can help to assess the infrared radiation impacts of different environment factors and materials. A 3-D model of an aircraft was established and its surface was divided into different parts and panel element meshes to attach material properties. For each mesh, its heat exchange equation is solved so as to obtain the whole skin’s temperature and infrared radiation distribution. The simulation results reveal the influence of different factors on the skin surface radiation, including environmental radiation, aerodynamic heating and material properties. And the credibility and efficiency of the proposed aerodynamic heating simulation method were confirmed by comparing to the CFD simulation results.     

空中目标多波段红外辐射特性描述与仿真分析

针对空中目标在复杂背景下的探测需求,根据实际目标的运动特性,分析目标在飞行高度、飞行姿态角改变时的辐射特点,基于MODTRAN计算得到大气辐射和衰减数据,建立目标的三维模型、热辐射和反射模型,搭建空中目标的红外成像仿真系统.分析和仿真结果表明:在中波波段,目标尾焰的红外辐射比蒙皮强很多,在长波波段,蒙皮的红外辐射比较强,仿真图像的细节比较多,尾焰的红外辐射虽然有所减弱,红外成像效果依旧很好;相同探测条件下,由于位置越高大气越稀薄,探测器的可探测距离会变得比较远.目标红外辐射特性的分析和红外仿真系统的搭建对缩短红外探测器的研制周期和进一步确定探测器波段和系统分辨率等指标提供了参考依据.     

场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术

针对红外焦平面对辐射强度较大的目标输出动态范围不足的问题,提出了一种场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术。包括3个方面的内容:从图像中提取目标灰度特征,获取动态范围自适应依据;结合最小均方自适应滤波算法,对调整依据进行滤波预测后给出调节值;把灰度调节值转换成电平值,利用电平值设置红外焦平面偏置电压完成焦平面成像动态范围自适应。最后,对整体方案进行了实验验证。通过在红外焦平面成像系统中实验证明了基于场景成像动态范围自适应方法的可行性,并获得了很好的效果,成像质量有明显提高。     

低空红外小目标外场模拟方法研究

阐述了掠海导弹红外特性模拟的意义，通过分析红外成像系统对点源目标探测的影响因素，确定了红外辐射强度、光谱分布、空间分布、运动速度为模拟特征量。以红外辐射、反射理论为基础，研究了模拟特征量估计方法，给出了两种典型模拟器实现方法。     

室温下低温背景红外场景生成方法实验研究

针对高空红外场景模拟的需要,提出了模拟低温背景红外场景的新物理概念和半实物仿真实验装置.将锗单晶制作的初始透明的半导体屏放置于低温系统前端,通过控制其小于禁带宽度的局部辐射系数,在室温下(≥27℃)得到低温背景(≥-30℃)的红外场景.对液氮槽和半导体致冷器生成的冷背景的效果、辐射功率差随写入光功率的变化及低温背景和目标的温度对比度进行了实验测试.实验结果表明,液氮生成的冷背景可达-30℃,半导体致冷器为3℃;在一定范围内增大写入光的功率可以提高半导体屏的转换效率,写入光功率过高会造成辐射功率值的饱和;随着写入光功率的增加,温度对比度也大幅升高.     

A Global Infrared Image Synthesis Model for Large-Scale Complex Urban Scene

Most of infrared scene models deal with backgrounds, they can't simulate infrared urban scene. This paper presents a global infrared image synthesis model for large-scale complex urban scene which can be applied to various weather conditions and suitable for various parts of the urban scene. We first analysis the influence of all kinds of meteorological and environmental factors on the infrared characteristic of urban scene. Then based on principle of energy equilibrium we propose a global infrared image synthesis model for urban scene, discuss the specific forms for various parts of the scene and compute their surface temperature. As the rendering principle for infrared scene differs from that for visible scene, we propose a novel rendering criterion for infrared scene. Finally by the method of Gouraud Shading of Computer Graphics, infrared images of urban scene from different viewpoints at different time are presented. Field measurement further shows that our model is robust and feasible.