便携式红外目标模拟器的研制

针对导弹整体性能测试中目标体红外辐射强度和运动特性的模拟需求,研制了基于卡塞格林式准直光学原理的便携式红外目标模拟器。该目标模拟器采用抛物面型主反射镜与双曲面型次反射镜相结合的卡塞格林准直光管作为光学系统,采用黑体作为辐射源,在可变小孔光阑和旋转台的配合下,实现了对红外目标运动特性和辐射强度的模拟。经检测表明,研制的目标模拟器焦距为414.8mm,系统出射光平行度小于10″,黑体辐射温度范围大于80℃,可为测试红外导引头的角运动情况和红外辐射强度提供一条有效的技术途径。     

定向红外对抗系统的激光源模拟研究

针对半实物仿真中定向红外对抗系统的有效模拟问题,在分析定向红外对抗激光源技术的基础上,依据实战应用,计算得到3 m~5 m波段定向红外对抗激光源的辐射能量为飞机红外辐射强度绝对值的8倍,结合波长4 m处简化的大气传输透过率随传输距离的变化,推导出实战应用中红外导引头上辐射照度随飞机导弹之间距离的变化规律。设计半实物仿真中定向红外对抗的模拟方案,依据逼真模拟的原则,计算得到模拟激光源能量随飞机导弹之间距离和飞机辐射强度的变化规律,据此将飞机导弹相互距离1 km时刻的红外干扰源辐射能量设置为波长4 m模拟激光源能量,其他距离的模拟能量通过衰减片来控制。为提高定向红外对抗模拟的通用性和智能性,设计了模拟激光源的闭环控制方案。     

红外多干扰目标模拟器电控系统的实现

红外多干扰目标模拟器提供了一个虚拟的仿真环境,通过模拟红外目标及其释放的干扰的运动情况对红外制导导弹的性能进行测试.在其电控系统的设计中,采用双口RAM来进行多机通讯,并采用了多种控制方法,使系统各性能需求得以较好地实现。     

大口径高变倍比红外目标模拟系统的设计

为了模拟红外目标由远及近的飞行过程,结合高变倍比红外连续变焦系统与大口径投影系统设计了一款红外目标模拟系统.连续变焦系统变倍比为20倍,工作波段为8~12μm,大口径投影系统口径为300mm,工作温度为-30~40℃.基于对系统参数的计算与分析,通过推导的消热差及消色差方程对材料进行合理选择及光焦度分配,实现了光学被动消热差设计,应用动态光学理论对变焦凸轮运动曲线进行了计算与绘制.系统成像质量分析结果表明,变焦过程中像面稳定,成像质量良好.该系统可以实现高倍率红外目标飞行距离的连续变化模拟,具有变倍比高,体积小,像质好,环境适应能力强等特点.     

光纤数据链路模拟器设计

为分析光纤制导导弹飞行中光纤信道变化情况,满足导弹动静态仿真需求,设计了一种能够模拟光纤数据链路传输损耗特性的装置。研究内容包括建立系统传输损耗的动态、静态模型。利用光模拟器实现导弹飞行中可能遇到的信道干扰、数据延迟、动态损耗等情况。实验结果表明,光信号干扰的变化范围达到-50 dBm～-40 dBm,光信号的传输延迟范围为16.65 s～99.9 s,模拟器动态损耗调整范围为0 dBm～50 dBm,可用于验证导弹光纤传输系统的性能。     

一种高星等标准星光模拟器的设计与性能分析

在卫星探测相机及星敏感器的地面标定实验中,需要一台能够模拟无穷远处极小星点以及极弱星光照度的光源,即星光模拟器。采用积分球均匀点光源加准直平行光管模拟出无穷远处的星点,使用可变光阑调节光能量动态范围,提高模拟星等。同时点光源的光亮度可以精确测定,再通过精确测量影响星等照度的各个因素,从而解决弱光情况下的标定问题。分析模拟器的模拟星等能力及精度,在现有加工测试条件下,星光模拟器能够满足模拟6~14星等照度要求且精度较高,完全满足地面标定实验需求。     

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。     

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。     

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.     

导弹跟踪能力的目标源与条件保障车的设计

为了验证实验室环境下红外导引头跟踪能力的精度，设计了一套模拟飞行目标能量分布的目标源以及一款能够满足相应姿态条件的保障车。采用焦距为700 mm的离轴抛物面反射镜，满足2′束散角的要求，利用多个反射镜及离轴镜构成反射式平行光管，模拟空间距离，通过1%和10%两片衰减片与光阑孔调节，实现三档能量的需要。采用微调升降机构实现0°~10°俯仰角的调节，滚转机构用以满足0°~10°的滚转角调节，运用液压升降机构达到0~1 000 mm升降指标。依靠力学计算和静力学分析，得出升降臂的最大变形量为0.11 mm，最大应力为111.6 MPa，能够满足1 000 kg负载的要求，同时车架的模态分析所得到的一阶振型的固有频率为25.355 Hz，远大于产生共振的条件，满足所设计的目标源和条件保障车指标要求。     

弹道终端飞机目标红外图像瞄准点识别方法

依据飞机目标红外图像的特点,将飞机机头选定为跟踪瞄准点。利用弹道终端目标未充满视场前的红外序列图像、视场中心角、弹目距离等,建立了弹体坐标系下飞机轴线方向的求解模型。采用MAT、Hough变换等技术,对目标充满视场后的红外序列图像进行处理,检测出了飞机轴线,识别出了飞机机头。利用从弹道终端的两个序列图像中抓取出来的四帧红外图像进行了仿真,并给出了实验结果。     

大气层外弹道目标温度变化研究

针对弹道目标在飞行过程中的表面温度是导弹攻防两端关注的重点,简要介绍了弹道目标在大气层外飞行时的表面温度及红外辐射源。提出了大气层外弹道目标在飞行过程中的表面温度计算方法。重点针对弹头与诱饵的典型热物参数和大气层外不同的表面初始温度,分别计算了在阴影区与日照区弹头和诱饵表面温度随飞行时间的变化情况,发现弹头热惯量大,基本保持初始温度,诱饵热惯量小,迅速就会达到平衡温度,并采用实例对其进行验证。     

红外双色诱饵剂性能测试研究

为了对抗目前广泛应用的红外双色(1～3和3～5 μm)制导系统,设计制备了一种能够模拟真实目标红外双波段辐射特性的新型红外双色诱饵剂,采用Imager IR8325中波红外热像仪测试其燃烧过程中的温度变化情况以及特定时刻的火焰温度分布;采用SR5000光谱辐射计、Tensor37遥感红外光谱仪测试红外双色诱饵剂静态光谱辐射特性,获得了其频域和时域特性,分析了双色诱饵剂辐射强度和红外中近颜色比的影响因素;同时为了研究高速飞行状态下双色诱饵剂的辐射强度和颜色比变化规律,采用直路式等速负压气溶胶风洞进行了诱饵剂动态辐射强度测试,解释了红外双色诱饵剂辐射特性在高速气流影响下与传统诱饵剂不同的衰减机理。实验结果表明,该双色诱饵剂火焰温度在850~1 100 ℃之间,与真实目标具有较为接近的温度特征,该诱饵剂的红外中近比为1<I_{3～5 μm}∶I_{1～3 μm}<3,3~5 μm红外辐射强度为(1.1±0.1) kW·sr-1,与真实目标具有较为接近的红外光谱辐射特征,是一种性能优良的双色诱饵剂。     

迎头方向隐身导弹红外辐射特性分析北大核心CSCD

隐身导弹应用红外隐身技术将降低导弹被红外探测系统的发现概率。通过以AGM-158C导弹为参考,对迎头观测方向目标的红外辐射特性,包括目标蒙皮、目标蒙皮反射周围背景和目标尾焰的红外辐射强度进行估算,并与典型亚音速导弹红外辐射特性的数据进行对比分析。分析结果表明:红外隐身技术可以明显降低导弹的中、长波红外辐射,尤其是中波波段的红外辐射;红外探测系统设计时尾焰探测通常选用中波红外探测器,弹体探测通常选用长波红外探测器;隐身导弹采用红外隐身技术将提高导弹的突防能力。     

一种红外目标模拟器黑体辐射源选型的计算方法

在光电系统测试中目标模拟器是必不可少的测试设备,黑体辐射源是红外目标模拟器的关键部件,它的选型直接影响着红外目标模拟器的性能。从黑体探测灵敏度与系统探测灵敏度的关系,推导出黑体辐射源的温度计算公式,以此计算黑体辐射源所需的最低温度点。通过仿真验证了计算方法的正确性,为黑体辐射源的选型提供了理论依据。     

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。     

一种新型红外/紫外双色诱饵剂的光谱辐射特性研究

传统MTV型红外诱饵(以镁粉、聚四氟乙烯、氟橡胶为基本组分)的优点是其红外辐射总能量很高,可有效对抗传统热源寻的导引头。依靠燃烧高温产生光谱辐射的MTV诱饵,紫外波段和近红外波段辐射强度很高,红外中波段的辐射强度相对较低,而真实战斗机的紫外波段辐射强度较低,且其红外中近比一般大于1,因此,传统的MTV型诱饵无法对抗红外/紫外双色复合制导系统。根据光谱匹配原理设计制备了一种新型红外/紫外双色诱饵剂,基本组分为45%~75%的氧化剂(A₁/A₂)、10%~25%的燃料(B₁/B₂/B₃)、25%~50%的含能粘合剂(C₁/C₂/C₃)以及添加剂(D),使用CEA软件对药剂配方的燃烧产物进行了理论计算,通过计算结果初步确定诱饵剂配方中各个组分的含量;采用SR5000光谱辐射计、Tensor37遥感红外光谱仪测试其红外光谱辐射特性,并分别从测试原理和计算方法、测试环境的差异性以及测试结果的稳定性等方面分析了两种仪器测试获得的结果存在差异性的可能原因;采用S2000光纤光谱仪测试其紫外光谱辐射特性,测试结果与通过理论计算获得的战斗机紫外辐射强度较为吻合;采用Imager IR8325中波红外热像仪测试其燃温特性,结果表明该双色诱饵剂与真实目标具有较为接近的温度特征。实验结果表明,该诱饵剂的红外中近比为1<I_{3～5 μm}∶I_{1～3 μm}<3,3~5 μm红外辐射强度在0.9~2.5 kW·sr-1范围内可调,0.3~0.5 μm波段紫外辐射强度约为(20±5)W·sr-1,火焰温度在850~1 100 ℃之间,是一种性能优良的双色诱饵剂。     

自校准多通道红外辐射计的设计与性能测试

为满足遥感器热红外波段自动化观测定标的需求,研制了具有自动化观测能力的自校准多通道红外辐射计。该设备需具有以下特色功能:1）采用电机驱动镀金反射镜的设计,实现0°～90°仰角的大气下行辐射和地表辐亮度的测量,为消除大气下行辐射对反演地表温度的影响提供了技术手段;2）采用滤光轮分光的方法实现了6个光谱通道的自动设置,结合多通道温度与发射率分离算法可以实现场地温度与发射率的分离,为卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标提供了2个关键因子;3）采用内置2个控温精度分别优于0.04 K和0.05 K、发射率均高于0.994,稳定性均优于0.0014的黑体实现内部探测器的实时辐射定标,有效地消除了内部背景辐射对辐射测量的影响,定标不确定度小于0.167%。等效测温不确定度为0.2 K（@303 K, 11 μm）,为遥感器热红外波段场地自动化定标应用的开展奠定了基础。     

动态目标模拟器用视景仿真镜头光学设计

研究一种基于液晶光阀的动态光学目标模拟器用视景仿真镜头,给出了视景仿真镜头的设计实例。动态光学目标模拟器由内置液晶显示系统、视景仿真镜头、外置投影仪、计算机、电缆、调整机构组成。测试设备将命令发送到计算机,计算机根据接收的指令生成模拟地形图并控制液晶光阀将图像显示出来,液晶光阀位于视景仿真镜头的焦平面位置,视景仿真镜头对液晶光阀成像后形成平行光出射,可在有限距离上产生无限远效果模拟观测结果,光学敏感器接受模拟器的出射光线并成像完成模拟试验,视景仿真镜头采用二次成像的反远结构,同时为保证与液晶光阀出射光相互匹配,采用了远心光路的结构形式。视景仿真镜头的焦距f=-22.447 1 mm,视场角是对角线视场为45,有效视场为301.5301.5;全视场畸边＜1％,在Nyquist频率42.5 lp/mm处MTF＞0.45,系统长度325 mm;视景仿真镜头与敏感器镜头配合后在敏感器像面上的照度均匀性不小于95.4％。最后给出了视景仿真镜头的测试结果。