运动平台红外凝视场景的仿真

对空间运动载体平台上的红外凝视探测器成像仿真是深空探测红外图像信息处理算法研究的基础性工作.在传统的场景仿真中,成像弥散、相机与目标的运动对图像的影响往往被忽略,为了对红外凝视成像系统所成场景进行合理仿真,在对红外凝视成像原理和探测器自身运动、探测目标运动的动力学方程进行分析后,分别对影响红外凝视成像效果的红外成像探测器探测距离、弥散现象、成像面积、自身运动和目标运动等因素进行推导和建模,得到了红外凝视成像系统目标作用距离、弥散圆能量分布,目标成像面积以及相机运动耦合的理论表达式以解决成像平台运动时目标成像高逼真度仿真的问题.最后进行了目标运动与探测器运动条件下的场景仿真.仿真图像表明了模型的有效性.     

红外热像仿真中传感器的模拟方法研究

系统地提出了红外成像系统传感器的仿真思路.按照红外系统的工作原理,将传感器分为光学系统、探测器和灰度变换三个部分,完成了从原始的景物红外辐射到灰度图像的产生过程.最后讨论了探测器噪声对热像的影响.     

红外焦平面阵列探测器空间采样效应模拟

红外焦平面阵列探测器空间采样效应会对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对采样效应进行模拟。通过深入分析空间采样效应机理,建立了采样效应的数学模型,分析了分辨率的变换过程。利用基于图像像素处理的方法从空域上对红外仿真图像叠加空间采样效应。仿真实验表明,叠加了红外焦平面阵列探测器空间采样效应的红外仿真图像置信度明显提高,可作为重要环节提高红外成像仿真整体的置信度水平。     

基于PCI总线图像注入式红外探测器仿真系统

介绍了基于PCI总线的数字图像注入式红外探测器仿真系统, 该系统通过PCI总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外告警、红外搜索跟踪等设备的红外实时信号处理平台提供红外探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,具有图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速等特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源.给出了软、硬件实现的方案和结构.     

基于Wishbone-PCI核的红外探测器注入式仿真系统

介绍了一种基于Wishbone-PCI桥核和Spartan-6系列FPGA的红外探测器注入式仿真系统.重点讨论了基于PCI总线的红外图像注入接口卡的设计与实现以及Wishbone-PCI桥核技术.该系统可以代替红外侦察告警设备的头部探测器将红外仿真图像数据注入到红外告警、红外搜索跟踪等设备的实时信息处理箱,用来实现对红外侦察告警设备目标探测与目标跟踪功能的验证与仿真.该注入式仿真系统通过将前期红外侦察告警设备采集的红外图像数据与自定义的目标图像相叠加,注入到实时信息处理箱,因此该注入式仿真系统具有图像数据真实连续的特点,能更加真实地模拟现实的场景,为实时信号处理箱提供真实可靠的数据来源,有利于加快红外侦察告警设备的研发进程,缩短系统开发周期.     

基于海天背景的红外图像生成方法

在对采用红外成像技术的武器进行内场仿真试验的过程中,针对红外图像的计算机生成问题,提出了一种基于 Vega软件的红外图像仿真方法.该方法首先通过Creator软件建立目标的三维几何模型,然后通过Vega软件的TMM与MAT工具和Sensor Vision与SensorWorks模块,综合考虑天气、距离和探测器等因素后得到目标的红外图像,再将这些图像与探测器实拍的海天背景红外图像进行合成,从而实现目标与背景红外图像的快速生成,提高了场景的可靠性.该方法对采用红外成像技术的武器的测试和评价具有一定的参考价值.     

基于USB2.0数字图像注入式红外探测器仿真器设计

介绍了新研制的基于USB2.0的数字图像注入式红外探测器仿真器设计,该系统通过USB2.0总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外探测、跟踪设备等的红外实时信号处理平台提供探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速,并具有便携特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源,具有很强的实用价值.     

红外成像传感器效应仿真

按照红外成像传感器的工作原理,光学系统、焦平面阵列探测器和信号放大电路部分的线性和非线性效应是影响输出红外图像质量的主要方面,阐述了红外传感器系统模型的建立流程和仿真系统的实现步骤。仿真实验表明叠加了传感器效应的红外仿真图像置信度明显提高,可作为信号源对红外成像系统进行客观测试和评价。     

被动式红外探测器多波段成像的仿真

根据红外成像原理,建立基于Vega的红外仿真系统模型,包括红外场景、红外探测器及大气传输三个模块.首先分析各模块实现原理及方法,研究在不同波段内被动式红外探测器成像的差别.然后介绍Vega平台上红外仿真的设计方法及程序流程图,并实现仿真模型的建立.最后分别得到3～5μM和8～μm波段内红外地面场景的仿真图,并分析不同波段内场景辐射量、大气衰减量及探测器各参数设置对仿真模型中得到的图像亮度的关系.结果表明:被动式红外探测器探测到的辐射量主要由场景自身的温度决定,但是相同条件下在8～μm岬波段内到达探测器的场景辐射量大于在3～5μm波段内到达探测器的场景辐射量.     

自然地表红外图像的模拟

自然界的地表是非常复杂的,影响其温度分布和红外辐射特性的因素很多,如地表的起伏、土壤类型、植被类型、土壤湿度和气象条件等.要精确计算自然地表的温度和红外辐射特性,生成红外图像,必须建立考虑各种影响因素的三维传热传质模型.这种方法要花费大量的计算时间,是不实用的.文中利用一维模型的计算结果并结合随机模拟方法,针对具体自然地表(不同植被、裸露地表等)的实际红外辐射强度的相关长度、均方根误差以及相邻像素点的空间距离,模拟生成了自然地表的红外图像.探测器的视场和视角对观察到的图像影响是很大的,对同一地面区域,使用不同视场的探测器观察,得到的图像不同,即使使用同一探测器,如果用不同的视角观察同一区域,得到的图像也是不同的.因此文中根据不同的红外探测器视场以及同一探测器的不同的视角,将该图像转换成了红外探测器视场内的图像,分析了对应不同视场和视角的自然地表红外图像的特征.     

MEMS机油压力传感器可靠性研究

研究了封装工艺对传感器可靠性的影响。分析和实验结果表明,机油压力传感器封装材料及各个工艺步骤都会影响传感器的性能和可靠性。贴片胶性能不能满足可靠性要求,会引起传感器信号漂移和高温不稳定性;引线键合强度不够,在工作中会断裂;硅油化学稳定和耐温性能不够好,会造成传感器高温输出信号不稳定,硅油中的空气和杂质会造成传感器零点输出偏大,使传感器的精度下降等。     

多元相关探测的改进与分析

为了降低虚警概率,激光警戒接收机大多采用多元相关探测技术．通过对多元相关探测的数学分析发现：尽管相关探测技术能降低接收机虚警概率,但它也降低了探测概率．基于同类传感器的数据融合理论,提出了多元相关探测的改进方法——在激光告警器的相关探测器中应用“Kout of N”规则．计算表明：该方法既能有效地降低告警设备的虚警概率,又能提高探测概率．     

强激光近场分布测量中科学级CCD 的非均匀性校正

首先分析了引起CCD 非均匀性的原因,将其归纳为两个方面,一为因制作工艺、材料、偏置等因素引起的空间噪声,二为CCD 响应特性随时间的漂移而引起的时间噪声,两者的共同作用将严重影响CCD 的测量性能。为了能够定量描述空间噪声和时间噪声对CCD 产生非均匀性的影响,文中基于CCD 光电响应曲线呈线性状态这一假设建立了CCD 光电响应的数学模型,然后在该模型的基础上提出了利用最小二乘法来估计校正系数,从而消除CCD 的非均匀性,实验证明该算法是有效的。     

多传感器分布式推广卡尔曼滤波算法及其在雷达红外目标跟踪中的应用

本文提出了一种用于非线性系统的多传感器分布式推广卡尔曼滤波算法,该算法中系统的动态方程和传感器的观测方程分别围绕全局估计和全局预测线性化,融合中心基于所有传感器观测的全局估计由各传感器基于自身观测的局部估计来重构。算法分析说明,全局估计的精度高、误差小。最后介绍了文中算法在雷达和红外两种传感器跟踪机动目标中的应用,仿真结果验证了该算法的有效性。     

MULTISENSOR DISTRIBUTED EXTENDED KALMAN FILTERING ALGORITHM AND ITS APPLICATION TO RADAR/IR TARGET TRACKING

A multisensor distributed extended Kalman filtering algorithm is presented for nonlinear system, in which the dynamic equation of the system and the equations of sensor's measurements are linearized in the global estimate and global prediction respectively and the suboptimal global estimate based on all available information can be reconstructed from the estimates computed by local sensors based solely on their own local information and transmitted to the data fusion center. An analysis of the properties of the algorithm presented here shows that the global estimate has higher precision than the local one and smaller linearization error than the existing method. Finally, an application of the algorithm to radar/IR tracking of a maneuvering target is illustrated. Simulation results show the effectiveness of the algorithm.     

光纤F-P应变传感器光纤端面反射率优化

讨论了光在F-P腔内的传输损耗,并分析了损耗对传感器输出信号质量的影响,进而提出了通过提高反射光纤端面反射率的方法来改善传感器输出信号的质量。为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的对比度,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率值,为F-P传感器制作中光纤端面反射率的确定提供了指导。     

宽量程反射式光纤位移传感器的研究

分析了反射式光纤位移传感器的输出特性,设计了一种新的宽量程反射式光纤位移传感器。以传感器的输出及其相对应的实际位移训练神经网络,建立基于神经网络的传感器逆模型,将其用于传感器输出信号的处理,扩大了测量范围和提高了测量精度。     

Angular Dependence of the Frequency Response of an Extrinsic Fabry–PÉrot Interferometric (EFPI) Fiber Acoustic Sensor for Partial Discharge Detection

Extrinsic Fabry–PÉrot interferometric (EFPI) fiber acoustic sensors have been successfully employed in partial discharge detection in a power transformer. In this paper, the angular dependence of the sensor's frequency response is investigated. The interaction between the applied pressure and the EFPI fiber sensor immersed in a fluid was modeled by finite element methods. The angular dependence of the sensor's frequency response was obtained by a coupled structure acoustic analysis in ANSYS and compared to both the soft baffle and unbaffled models and experimental results in a 1-m tank. The measured bandwidth of the sensor's angular dependence of the frequency response is in good agreement with the simulation results with a$pm 3^circ$3-dB bandwidth difference and a 0.4-dB difference within a$pm 45^circ$incident range.     

Porous Capillary Tubing Waveguide for High-Temperature Carbon Monoxide Detection

This letter reports results of high-temperature gas sensing utilizing the porous capillary tubing waveguide we developed recently. The waveguide is essentially a fiber-optic infrared absorption cell which exhibited excellent performance in terms of high-temperature working capability and fast response time. Using this sensor, we have demonstrated carbon monoxide detection at 500$^{circ}hbox{C}$ ; the sensor's response time was estimated to be within several seconds.      

CMOS Microsystem Front-End for MicroTesla Resolution Magnetic Field Measurement

In this paper we discuss the conception and performances of a monolithic microsystem for magnetic field measurement built in standard 0.6 m CMOS technology. It is shown that 5.2 microTesla resolution over 1 kHz bandwidth (5 Hz to 1 kHz) can be achieved by combining a particular Hall effect based sensing device and appropriate analog conditioning electronics. The study focuses on the methods used to drive up the sensor's sensitivity and to drive down the system's noise level in order to achieve the above-mentioned resolution. A specific circuitry is proposed for biasing the sensor.