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.     

凝视型海上红外搜索与跟踪系统(上)

英国QinetiQ公司为英国国防部研制了一种海上红外搜索与跟踪(IRST)演示器。该系统使用两台凝视型红外摄像机以及能够分裂视场的光具以便对地平线进行全景跟踪。同现有的扫描型红外搜索与跟踪系统相比,使用凝视型探测器的红外搜索与跟踪系统具有更高的灵敏度和追踪速率。演示器配备的是已成商品的640×512元中波红外探测器,但它在将来也可接纳1024×768元的探测器。演示系统装有一种特殊的可变换滤光片以便根据主要的环境状况选择最佳的工作波段,并装有一种光束转向器以利于非均匀性校正和图像的稳定。利用现场可编程门列阵(FPGA)和用于探测和跟踪的PowerPC硬件,演示系统已实现了实时数据处理。本文描述凝视型海上红外搜索与跟踪系统并介绍其一些输出图像。     

Fiar公司正在简化红外系统

意大利Fiar公司正在执行一项题为Skyward计划,其目的是研制一种能自动搜索并跟踪目标的无人系统.Fiar公司开发的软件将在商用计算机上运行,为任何探测器附加红外探测和跟踪功能.同时,Fiar公司希望这一有效的方案能满足军用要求.几年前,该公司就曾利用一台简单的计算机为Eurofighter 2000 Flir前视红外系统设置了红外搜索和跟踪功能.     

点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义.在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响.传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性.考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程.为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据.     

论红外探测系统的作用距离

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／#、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

论红外探测系统的作用距离（下）

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／孝、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

基于扫描面阵的红外预警系统及其探测性能分析

目前红外搜索跟踪(IRST)系统普遍采用红外焦平面传感器,线阵FPA使系统达到了更高的灵敏度和分辨率.然而由于线阵FPA扫描系统的固有限制,IRST系统不能实现任意方位的潜在目标跟踪,而采用面阵FPA的IRST系统可以较好的解决这些问题,但帧积分时间内探测器的扫描运动使图像存在严重的拖尾,给目标探测带来了影响.介绍了一种基于面阵FPA的全方位红外预警系统设计,并对采用线阵和面阵FPA探测器的系统性能进行了对比分析.提出通过目标能量累积技术弥补目标拖尾对面阵FPA扫描系统探测性能的影响,实验验证了能量累积技术可以使面阵IRST达到接近线阵IRST的探测距离,同时具有更低的虚警率.     

折反式远红外光学系统设计

针对红外搜索与跟踪系统在现代战争中体现出的优势和重要性,提出了一种折反式红外光学系统设计方法.在折反系统中,用同一种红外材料实现了像差特别是二级光谱的校正.该设计结果满足设定要求,可用于机载红外搜索与跟踪系统,并适用于像元尺寸为25μm的非致冷焦平面阵列探测器.     

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.     

信号处理对红外搜索系统作用距离的影响

将红外搜索系统的信号处理单元视为脉冲接收系统,在考虑其带宽对输出信噪比的影响下,推导了红外搜索系统的作用距离方程。根据脉冲接收系统输出最大信噪比的条件,确定了红外搜索系统信号处理单元的频带宽度与探测器驻留时间的关系,并得到了相应的作用距离方程,为红外搜索系统的设计和系统性能的评估提供了依据。     

红外搜索跟踪系统中的双波段共孔径光学设计

由于红外搜索跟踪系统（IRST）探测距离长,伪装性良好和错误率低等特点,因此成为了空中及海上最好的探测装备。针对红外与搜索跟踪系统对多谱段的需求,设计了红外搜索跟踪双波段共孔径光学系统。具有优于单波段获取信息弱的优势,将中波红外图像和长波红外图像融合到一起,综合利用了中波红外和长波红外各自优点,提高了有效侦察率、降低虚警率。系统总焦距为400 mm,F#=2,视场角为2°,采用分光型RC系统实现3~5μm和8~12μm双波段共孔径清晰成像,为了抑制中波的热辐射杂光,对中波系统实现了二次成像。设计结果表明,系统像质优良,满足红外搜索跟踪系统的使用要求。     

中波红外与长波红外推扫成像性能分析

基于长线阵中波红外和长波红外探测器的推扫成像技术,是实现高空间分辨率和高温度分辨率卫星对地观测的技术途径之一。随着长线阵红外探测器的发展,该技术受到高度关注,并已在一些领域得到应用。介绍了中波红外和长波红外谱段成像特点以及基于长线阵中波红外和长波红外探测器的卫星推扫成像技术发展现状。重点根据中波红外和长波红外谱段的波长、温度为300 K 目标的辐射强度以及光学系统和探测器参数,分析了它们的成像性能,包括调制传递函数(MTF)、地面像元分辨率(GSD)和噪声等效温差(NETD)。对于常温目标,在积分时间足够长的情况下,保持相同的MTF,中波红外比长波红外推扫成像可实现更高的空间分辨率和温度分辨率。结合分析结果,对充分发挥这两个谱段的成像性能提出了建议。     

As注入长波碲镉汞红外探测器工艺研究

p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高R₀A值等优点,是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构。而国内还鲜有砷注入掺杂p-on-n长波HgCdTe探测器的相关报道,为了满足军事、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求,针对As离子注入的长波p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研究。采用二次离子质谱（SIMS）仪分析注入及退火后As离子浓度分布情况,使用半导体参数测试仪表征pn结的I-V特性。研究结果表明,在富汞0.5 h 430℃+20 h 240℃条件下,实现As激活,成功制备As注入长波15 μm 640×512的p-on-n碲镉汞红外焦平面器件,器件有效像元率大于99.7%。该研究对长波甚长波碲镉汞p-on-n焦平面器件的制备具有重要意义。     

Detector material and sensitivity analysis for space-based infrared sensors

The ultimate detection performance of HgCdTe, quantum well (QW) and extrinsic Si detectors under low temperatures is analyzed. The theoretical limits of the internal photon response for the three detectors are compared. The materials of space-based detectors in space tracking and surveillance system (STSS) are discussed. The results show that among three detectors, the best performance can be obtained from HgCdTe detectors under 40 K in the mid-long wave infrared (MLWIR) and long wave infrared (LWIR) spectr...     

制冷型中/长波红外双波段一体化全反射式光学系统设计

为避免透射式系统存在的色差问题,采用离轴反射式光学系统,在三镜后加分色片,分别成像到中波探测器及长波探测器的焦面上,实现对中波红外和长波红外两个谱段信息的同时成像。该一体化系统由3个离轴反射镜和一个分色片构成,为校正系统像差,三镜采用XY多项式曲面。采用二次成像结构形式,具有100%冷光阑效率。系统F数为2.67,视场角11.4°×1.8°,工作波段为中波3.55~3.93 μm,长波10.3~12.5 μm。中波红外系统MTF平均值大于0.5@25 lp/mm,长波红外系统MTF平均值大于0.4@12.5 lp/mm,采用光学被动式消热差法对光学系统进行温度补偿,温度适应范围为-40℃~+60℃。     

第三代红外搜索和跟踪（IRST）系统

红外搜索和跟踪系统是现代战争中重要的关键系统之一,随着军事的需要以及红外焦平面阵列的迅速发展,已经开始第三代红外搜索和跟踪系统的研究.第三代IRST系统的主要特点是探测和识别距离远,具有360°水平全景覆盖范围,单波段或双波段工作.本文主要介绍正在研制的几种典型的IRST系统,包括法国Thales的"月女神"IRST、法国Sagem的VAMPIR NG IRST、以色列Rafael的海上观察者等系统.未来的IRST系统将是多波段、多功能系统,能够实现全空域探测.文中还介绍了一些新的解决方案,如采用球形传感器和曲面焦平面,改善IRST系统的能力.     

Large-Format Voltage-Tunable Dual-Band Quantum-Well Infrared Photodetector Focal Plane Array for Third-Generation Thermal Imagers

We report a large-format (640 times 512) voltage- tunable quantum-well (QW) infrared photodetector focal plane array (FPA) for dual-band imaging in the mid- and long-wavelength infrared (MWIR and LWIR) bands. Voltage-tunable spectral response has been achieved through a series connection of eight-well MWIR AlGaAs-InGaAs and 16-well LWIR AlGaAs-GaAs QW stacks grown by molecular beam epitaxy on GaAs substrate. The peak responsivity wavelength of the detectors is shifted from 4.8 to 8.4 mum as the bias is increased within the limit applicable by commercial read-out integrated circuits. The FPA with MWIR and LWIR cutoff wavelengths of 5.1 and 8.9 mum provides noise equivalent temperature differences of 20 and 32 mK (f/1.5) in these bands, respectively. The results are very encouraging for the development of low-cost large-format dual-band MWIR/LWIR FPA technology.     

舰载红外系统对反舰导弹探测能力的计算模型

通过分析反舰导弹的红外辐射特征,给出了不同气象条件和传输路径上红外大气传输的衰减方程,然后给出舰载红外系统对反舰导弹红外探测能力的计算模型.在模型的求导过程中,考虑了光机扫描型和凝视型两种红外系统的不同,结合影响探测能力的多种因素,进一步完善了光机扫描型和凝视型红外系统的作用距离方程和目标发现概率计算模型,可对不同气象...     

红外目标探测器的特征及其军用前景

论述了中波和长波红外探测器的特征及装备前景;机载前视红外（ＦＬＩＲ）成像系统用于地面目标探测和机载红外搜索跟踪（ＩＲＳＴ）系统用于空中目标探测的前景。     

背景辐射对光导HgCdTe探测器电阻的影响

测量了室温和液氮背景辐射条件下长波光导ＨｇＣｄＴｅｒ探测器的电阻，从电阻的变化研究了背景辐射对器件电阻的影响。结果表明：在高性能探测器中，室温背景辐射造成探测器电阻的相对变化量约为１０％，而且，该变化量与探测器性能有很好的对应关系。