制导对抗仿真中双DMD红外场景产生器应用有关技术

围绕双DMD红外场景产生器在红外成像制导对抗仿真中的应用问题,阐述了红外场景产生器相关工作原理和能量控制与探测方程,分析了四个方面的应用要求及其实现措施,给出了工作参数设置与标定的原则和方法步骤,建立了多种使用情况下由红外辐射亮度图像计算红外场景产生器驱动灰度图像的转换模型.     

干扰和噪声对激光制导性能及精度的影响

针对某激光导引头检测中输出弹目视线角速度误差较大的情况,分析指出弹目视线角速度噪声是角跟踪回路中探测器噪声、弹体扰动和摩擦等干扰力矩共同作用产生的。根据导引头控制原理建立了其稳定跟踪回路模型,定量分析了这些误差因素对导引头稳定跟踪性能和弹目视线角速度输出指令的影响程度。然后实测分析了激光导引头输出弹目视线角速度噪声特性,建立了其与弹目距离的函数关系,并将其加入某制导武器制导模型中进行仿真。结果表明:加入弹目视线角速度噪声后,弹体滚转姿态角变化较大,舵偏角变化也较大,近距离时由于角速度指令噪声较小对全弹道及脱靶量的影响比较小,这与实际检测结果相符较好。但近距时当角速度指令处于噪声峰值处,弹偏离后来不及修正可能会对导弹的近距攻击区有影响,研究方法及结论对导引头的实际研究测试及弹的战术使用均有一定的参考价值。     

DMD红外场景产生器非均匀性校正方法研究

非均匀性是影响数字微镜器件（Digital Micro-mirror Device,DMD）红外场景产生器投射红外场景质量的主要因素之一,DMD红外场景产生器必须经过非均匀性校正才能满足复杂环境下红外成像设备内场仿真试验的应用要求。给出了DMD红外场景产生器的非均匀性校正流程;提出了一种更适合于现有测试条件的变尺度稀疏网格非均匀性测量方法;采用线性化和分段校正进行离线数据处理;采用“在线查表法”进行实时非均匀性校正。仿真结果表明:经过变尺度稀疏网格测试法及非均匀性实时校正算法,可将非均匀性降低至0.5%左右,显著提高了DMD红外场景产生器的红外场景仿真质量。     

末敏子弹非稳态红外辐射特性数值仿真分析

为计算末敏子弹在弹道诸点的瞬态红外辐射,根据末敏子弹外壁气动加热、辐射换热和内部导热耦合作用机理,利用流体仿真软件Fluent对完整弹道下末敏子弹的非稳态温度分布进行数值计算。在此基础上,计算分析了子弹弹体和降落伞在3~5 m和8~12 m波段的红外辐射特性及在弹道中的变化规律,并与对应探测视线方向的天空背景红外辐射特性进行对比。计算结果表明:降落伞辐射亮度有时为子弹弹体辐射亮度的一半,但辐射强度可达到子弹弹体辐射强度的21倍,在长波红外波段、弹道减速减旋阶段实现对末敏子弹的告警具有较强的可行性。     

目标红外辐射特性测量定标方法研究

阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析,针对不同定标方法的优缺点进行了说明,定标时通常采用0米定标,方便且可同时进行所有像元定标。对目标特性测量时定标温度的选择作了分析,得出结论:定标间隔不变时,定标误差随定标温度呈"W"型规律变化,当定标温度分布于测量温度两侧时,误差有限,因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧,且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。     

不同气象条件下飞机红外辐射等效折算

阐述了红外侦察告警设备作用距离等效折算的重要性及常见方法,推导了不同气象条件下基于飞机目标表观辐射亮度、目标背景表观辐射亮度差的红外辐射等效折算公式,并对其中的假设近似进行了修正计算。通过折算表明:折算后的图像与参考实测图像从灰度分布与变化趋势一致性上符合较好,证明了提出的红外辐射等效折算方法的合理性。     

数字注入式仿真的红外侦察告警系统作用距离等效推算

作用距离是红外侦察告警系统一项重要的性能指标,一般采用外场动态飞行试验方法进行考核。飞行试验只能获得特定气象条件下的作用距离,为评估系统在不同气象条件下的作用距离,提出基于数字图像注入式仿真实验的红外侦察告警系统作用距离等效推算方法。介绍了电影回放式的数字图像注入式仿真实验模式,以及用于作用距离等效推算的数字图像的生成方法,给出了仿真实验应用实例,验证了该方法的有效性和精度。     

DMD的红外动态场景模拟器时间性能测试

DMD红外动态场景模拟器是红外半实物仿真系统的重要组成部分,其时间性能参数决定了模拟器能否将仿真图像正确投射到被测系统。介绍了DMD红外动态场景模拟器工作原理,深入分析了DMD驱动方式和工作时序。讨论了半实物仿真实验对DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频等时间性能参数的需求。提出了DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频测试方法,搭建了测试平台。对现有DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频进行了测试,分析了测试中发现的模拟器相关问题,并提出了改进建议。为模拟器的研制、应用及性能评价提供一定的依据。     

红外导引头注入式闭环试验的边界能力及一致性

提出一种采用数字图像注入式方法进行红外成像导引头闭环仿真和性能测试的方法。由于注入式仿真试验时红外导引头的红外探测分系统被图像仿真和图像注入设备取代不参与工作,故导引头稳定跟踪回路性能会发生变化。为使注入式闭环仿真试验结果准确可信,建立了评价红外成像导引头仿真试验和实际工作两种情况下稳定跟踪回路性能一致性的指标体系,给出了一致性评估方法。最后,建立了红外成像导引头稳定跟踪回路仿真模型,开发了红外导引头数字图像注入式闭环半实物仿真试验系统并在一导引头实物平台上开展了实验。结合建模仿真与实验验证手段得到了红外导引头数字图像注入式闭环半实物仿真试验系统的边界能力。结果表明:在失调角延时小于73ms,失调角误差小于0.18°,目标运动最大角速度小于1(°)/Hz时,导引头在注入式仿真试验和实际工作两种情况下的稳定跟踪性能可保持一致。实验结果为红外成像制导武器快速形成图像注入式闭环试验鉴定能力奠定了基础。     

红外告警和跟踪设备注入式仿真时空映射方案

针对红外侦察告警和捕获跟踪设备注入式仿真中的时空映射问题,定义了作战域与仿真域空间坐标系及作战时间与仿真时间、逻辑时间等时间量。以作战域红外侦察告警/捕获跟踪设备站点坐标系与仿真域设备码盘坐标系为桥梁,建立动态战情空中目标位置映射关系;以作战时间与逻辑时间为桥梁,建立时间映射关系。提出了红外侦察告警/捕获跟踪设备定位、定向、定姿误差仿真方法及情报信息仿真方法,解决了注入式仿真试验中的时空一致性,提出的时空映射方案在某型红外捕获跟踪设备多目标处理能力实验中得到了应用和验证,为快速形成红外告警和跟踪设备数字图像注入式闭环试验鉴定能力打下了坚实基础。