基于DMD红外场景仿真系统的研究及应用

系统地介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理、发展及应用。分析了DMD在红外场景仿真应用中所面临的主要技术问题,包括二进制脉宽调制(BPWM)可能产生的短暂假信号、动态范围受微镜衍射的限制、出射光瞳的均匀照射、DMD光学窗的光谱透射以及投影仪与被测导引头同步等。同时基于DMD开发了红外场景仿真原理样机,经测试可在受控的环境下逼真模拟比较复杂的战场环境,并能对红外制导系统的性能进行评估和系统参数优化。该系统可用于红外成像导引头与红外成像火控系统的半实物仿真、光电对抗以及红外成像武器系统的教学训练,并可根据用户的要求研制紫外和可见光场景的仿真系统。     

红外成像制导半实物仿真现状与发展

随着新一代防空战术导弹武器系统及红外对抗技术的发展,研究红外成像制导与多模制导技术已是光电精确制导技术发展的方向.当今世界各国争先研究和掌握红外成像制导半实物仿真技术,用于红外成像末制导导弹的研制与试验.文中介绍了美国陆军导弹司令部高级仿真中心(ASC)和埃格林(Eglin)空军基地经过20多年的建设,研制与开发的先进半实物(HWIL)仿真实验室和仿真装置.     

基于DMD的红外场景仿真器设计及测试

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。文中以某型号空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为实现方式,采用VC和Vega软件为开发工具,开发完成了基于DMD的动态红外场景仿真器系统。对系统结构、场景生成器及其参数测试方法进行了详细设计,给出了测试结果。该仿真器系统参数测试满足设计要求,并且目前已经在某型号红外成像导引头半实物仿真测试系统中获得应用,逼真度高,取得了理想的应用效果。     

红外成像制导对抗技术分析

红外成像制导是当今世界各国竞相发展的精确制导技术之一,目前用于红外成像制导系统的武器大多数是被动式的,它是通过探测目标的热辐射来发现、识别和跟踪目标。如何对抗红外成像制导武器也已成为世界各国研究的重要课题。本文较系统地分析了对抗红外成像制导系统的机理、对抗技术措施和关键技术,并且展望了未来对抗技术的发展前景。     

红外成像制导对抗技术研究

文章介绍了红外成像制导系统工作原理，分析了对抗红外成像制导武器可能的技术途径，并重点阐述了主／被动光电复合侦察／告警技术、动态自适应隐身、动态变形伪装、新型红外诱饵、红外烟幕、红外光学镜头模糊剂、红外激光主动对抗等对抗手段。     

基于DMD的红外场景仿真器硬件系统设计

红外场景仿真器是红外成像制导系统硬件闭环仿真应用中的关键设备.以某型导弹导引头硬件闭环仿真系统为应用背景,采用FPGA为主控器件设计了基于数字微镜器件DMD的红外场景仿真器硬件系统.首先介绍了DMD及其线性灰度控制,然后对图像解码和识别、高速数据缓存、驱动控制电路以及脉冲宽度灰度调制等硬件模块进行详细设计.给出主要指标实现方法,测试结果表明该系统能很好地将数字图像加载至DMD镜面,加装光学模块后可成功生成满足灰度等级及帧频数要求的红外图像.     

激光技术对抗红外成像制导的应用研究

红外导弹的威胁日益严重,科研工作者采用先进的激光技术开发出来的红外对抗手段,有效地遏制了新一代红外成像制导导弹的威胁,本文在分析红外成像制导工作原理的基础上,提出了用两种激光对抗红外成像制导的方法,即弱激光能对红外成像系统进行干扰,强激光能对红外成像系统元件造成损伤,计算并在实验中验证了对红外设备有着很好干扰效果的激光能量。     

红外成像制导及对抗技术

分析了红外成像制导方式的工作原理、技术特点，列举了目前世界上几种先进的红外成像制导空空导弹，介绍了国外研制的可对红外成像制导导弹进行有效干扰新型的红外诱饵弹和烟幕干扰弹。     

基于Vega Prime的红外场景生成技术在成像制导仿真系统中的应用

描述了利用VegaPrime生成红外场景的方法,针对该方法在成像制导仿真系统应用中出现的问题进行了讨论.介绍了地形场景模型的建立方法;分析了制导仿真图像生成、仿真数据流程等方面存在的问题,并提出了解决方法.最后,就该技术在红外成像制导系统仿真中的应用进行了讨论,并给出了仿真结果.     

DMD衍射特性及其在红外场景仿真中的应用

为了提高基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统输出图像对比度,分析了DMD的结构及工作原理,利用其类似闪耀光栅的结构特点,建立仿真模型.利用傅里叶光学分析其衍射特性,并用MATLAB进行仿真.当单色平行光入射,通过改变输入光波波长,分析衍射光强分布变化,得出入射光波波长与微镜片越相近,衍射效果越显著;通过改变入射角,分析衍射光强变化,得出在一定范围内改变入射角,衍射光强发生偏移,对输出图像影响发生变化.在红外场景仿真系统中,可以通过改变光源入射角提高输出图像的的对比度.     

基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计,直接用于红外波段会遇到问题,提出了一种远心投影光学引擎架构,包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构,并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.     

基于DMD的红外场景仿真系统投影光路消热差设计

基于DMD的红外场景仿真系统投影光路是仿真系统的关键组成部分。设计了一种准直投影光学系统,利用不同材料热性能互补的无热化光学设计方法,得到系统的初始结构,将某一面设计为二元面,降低了系统像差,提高了光学传递性能,达到系统的消热差设计。投影光路采用折射式结构,工作在8～12 m长波红外波段,焦距为113 mm,半视场角为4.5,F数为1.3。利用ZEMAX软件对光学系统进行了优化,满足了仿真系统的使用要求。     

数字微镜阵列动态红外景象投射器光学系统设计

利用二次成像原理,采用准直物镜组和放大倍率为1/3的投影系统的组合方式,设计了小F数、短焦距、长出瞳距、长工作距离的基于DMD的中波红外景象投射器光学系统.整个光学系统采用锗和硅两种材料,包含11片透镜,其中:准直物镜3片,投影镜头7片,场镜1片.为了实现15-40℃范围内消热差和消色差,将投影系统设计成折衍混合系统.投射器光学系统在工作温度范围内,全视场空间频率161p/mm处的MTF＞0.6,具有较好的成像效果.     

红外动态场景目标模拟器系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的核心设备,具有重大的军事和经济意义.以某空地导弹成像导引头半实物仿真系统为应用对象,采用微反射镜阵列(DMD)为核心器件,设计开发了基于DMD的大场景红外动态目标模拟器系统.针对模拟器系统的分辨率、对比度、最小可分辨温差、灰度等级等关键技术指标,对DMD芯片的信号解...     

基于DMD的动态红外景象仿真系统

基于DMD的动态红外景象仿真系统以全数字化、高图像质量等优越的性能,在红外成像系统半实物仿真性能测试中得到越来越多的关注.文中介绍了基于DMD的动态红外景象仿真系统的基本组成与工作原理;建立了系统的性能指标体系,包括帧频、视场、出瞳口径、空间分辨率、温度分辨率、温度范围、图像对比度等,并给出系统主要性能参数的选择与确定方法;分析了系统的关键技术,如窗口更换、数据处理电路和驱动电路设计、红外照明光源设计、红外准直光学系统设计、红外热像逼真度修正等;最后指出DMD在实际应用中存在的问题,为系统设计、应用以及性能评价提供参考.     

定向红外对抗系统与技术的发展

红外对抗系统与技术经历了近半个多世纪的发展,先后出现了红外干扰机、红外诱饵及红外烟幕等几类红外干扰技术,并形成了一个庞大的红外干扰器材家族.近年来,随着红外成像寻的制导武器和技术的发展,常规的红外干扰手段对新型红外制导武器的干扰效果越来越不尽人意,人们逐渐提出了以高功率氙灯或激光作为红外能量源的定向红外对抗(DIRCM)概念.该系统具备优越的红外干扰性能,如通过干扰、致眩和毁伤等干扰红外成像导引头、多次重复使用、干扰效率高等,现已成为新一代红外对抗系统的优选方案.回顾了近年来国外新一代定向红外对抗系统和技术的研究发展历程,重点阐述了基于激光的定向红外对抗系统的工作原理、干扰毁伤机理、在技术上的优势及其国外发展现状,预测了定向红外对抗系统与技术的发展趋势.     

基于数字微镜器件的红外场景仿真系统设计

利用红外场景仿真技术对红外成像系统进行测试已成为各国研究的热点.提出了一种基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统设计方案,对系统设计过程中各个组成部分进行了详细介绍,并对系统的部分性能参数进行了分析,如微镜片的衍射特性、能量转换效率、显示帧频等.最后,结合系统的应用背景和存在的问题,对下一步的研究工作做了展望.     

弹道导弹防御动能拦截弹红外成像导引头仿真系统与技术的发展

经过20多年的发展,美国已经建成了动能拦截弹半实物仿真系统(KHILS)、标准-3动能拦截弹头半实物仿真系统和导引头试验系统等各具特色的动能拦截弹红外成像仿真系统,用于动能拦截器半实物仿真和动能拦截器红外导引头设计、试验与评估.综述了这3种动能拦截弹红外成像仿真系统,分别介绍了这3种红外成像仿真系统的发展背景、主要用途、系统结构和特点,并着重阐述了它们的高拟真度目标和背景信号特征模型以及先进的实时三维景象生成系统和高拟真度红外场景投影器的发展情况.     

基于 DMD 中波红外场景仿真系统光源温度的研究

在对基于 DMD 红外场景仿真系统的研究中,为了提高仿真系统的性能,对黑体光源温度的确定进行了研究。首先,给出了黑体辐射的理论基础;其次,阐述了基于 DMD 的中波红外场景仿真系统的能量传递模型,然后分析了影响系统能量传递效率的两个因素,一是 DMD 能量传递效率,二是投影系统的透过系数;最后,给出了计算黑体温度范围的参数公式,通过 MATLAB 运算可以解出温度范围。