云场景下天基红外探测可用度快速评估

天基红外探测场景下,云的存在会对目标探测造成严重干扰,导致无法连续检测跟踪目标,降低系统探测效能。系统在凝视工作模式下,背景在一段时间周期内变化较小,可根据背景特性建模分析不同云场景下探测系统的可用度。将理论分析、图像仿真、解析建模等多种手段相结合,对云场景下天基红外探测可用度进行快速评估。首先通过对目标穿越云层时的信杂比变化进行分析,建立可用度的初步估计模型,确定可用度的影响因素。然后在图像仿真和解析建模中,基于仿真结果拟合了信杂比低于阈值图像帧数跟云参数之间的线性关系,并结合参数物理含义建立可用度解析模型,采用回归分析法确定模型系数。最后基于新的仿真工况对比天基红外探测可用度的仿真值、初步估计值和解析预测值,验证模型的准确性和鲁棒性,该模型可作为系统可用度效能评估的有益参考。     

红外探测系统性能建模及评估方法研究

红外探测系统性能建模及评估对于系统的开发非常重要.在分析传感器信息流的基础上,建立了表征系统主要性能的信噪比模型,讨论了红外探测系统性能建模过程中光电转换、图像质量及噪声等关键问题,研究了传感器仿真器建立和性能评估的方法并给出了一些典型输出结果,确定了探测距离性能模型.     

基于 DMD 的红外场景仿真系统光学性能分析

随着红外成像系统在目标探测、夜间导航以及精确制导等领域的广泛应用,利用模拟红外场景对红外成像系统进行成像测试已逐渐成为研究的热点.介绍了数字微镜器件(DMD)的封装结构和工作原理,给出了一种基于 DMD 的红外场景仿真系统设计方案,提出了系统设计过程中需要重点考虑的几个问题.对系统成像过程中芯片反射系数、能量传递效率、输出图像对比度等光学性能等进行了重点分析.在光学器件选定的情况下,根据各部分相对位置,可计算出仿真系统的能量传递效率,最后分析了影响输出图像对比度的主要因素.     

红外动态场景仿真

红外动态场景仿真技术是一种应用前景广泛的技术,通过对目标、背景、大气环境、光学系统和探测器效应的分析、表征和重建,生成各种条件下的高保真动态红外场景图像,为红外成像系统的性能评价和改进提供分析依据,对于提高系统的智能化、实用化具有极其重要的意义。     

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.     

基于可见光图像的红外场景仿真

针对景象匹配系统对红外图像的迫切要求,提出了一种利用可见光图像仿真生成红外图像的方法.首先,设计了红外场景仿真的总体方案;其次,对其中的基于可见光图像的材质信息分类、目标表面温度模型的建立及红外特征图像的生成3个关键技术做了初步实现;最后,结合红外场景仿真算法完成了典型电厂目标红外场景序列图的生成.实验结果表明:该方法生成的24 h序列图像与实拍红外图像的变化规律基本一致,从而为可见光图像制备红外基准图提供了一种有效途径.     

基于机器视觉的红外成像系统探测性能评估

在分析红外成像系统的基础上，提出了一种基于机器视觉的系统探测性能评估模型，阐述了该种性能评估模型的基本思想、子模块及其预测性能的方法．实验结果表明该性能评估模型能很好地预测复杂背景中目标的探测性能．     

一种红外动态场景图像评价装置的性能测试

随着红外动态场景生成技术的发展,对生成器所产生的红外场景的质量要求越来越高,这就需要对产生的红外场景的质量进行全面的评价。红外图像评价测试理论和测试方法的研究能够对红外场景生成器的性能进行系统的评价,并对生成器的改进和发展提出具体要求,具有学术意义和实用价值。介绍了一种红外动态场景质量的评价装置,并对该装置的性能进行了测试,测试指标包括温度范围、最小像元尺寸、视场及最大几何分辨率、响应速度、温度分辨率、辐射功率范围等。此红外动态场景质量的评价装置能够定量测试红外场景生成器的性能。     

基于实测数据的红外场景仿真方法研究

针对传统红外场景生成方法存在的问题,提出了一种基于实测数据的红外场景生成方法,对其原理进行了详细讲解.基于该方法的思想,实现了一个软件开发包Ultimate IR SDK,对其设计思想和各个实现环节做了详细介绍,并对最终仿真结果进行了讨论.     

基于OpenGL的飞行场景红外仿真

在现代化战争中,红外探测与制导技术的使用已越来越广泛,因此如何实时生成战场环境的红外图像就变得非常重要。在Visual C++6.0环境中,利用OpenGL构建了可见光飞行场景;主要基于红外辐射相关理论,对场景中的目标和背景模型进行了红外辐射特性分析,并计算出了各部分模型面元的红外辐射强度;同时使用LOWTRAN7软件分析了大气衰减的影响,并通过灰度量化和OpenGL渲染技术构建了一种实时、动态的飞行场景红外仿真系统。试验结果表明,该系统能够实时生成飞行目标在不同红外波段及不同大气环境影响下的红外图像。     

基于DMD的红外场景仿真系统实验分析

基于数字微镜器件(DMD)的动态红外场景仿真系统由于其特性已成为研究热点并广泛应用。介绍了DMD的工作原理及其灰度调制技术。分析了探测器积分时间与DMD显示时间匹配对系统成像的影响,得出在静态场景仿真时两者满足一定关系即能消除图像混淆现象,而在动态场景仿真时只有外接同步信号的情况下才能得到清晰完整的图像,并进行了实验验证。     

天基红外预警系统扫描相机预警探测能力研究

随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署,整个天基红外系统所有卫星接近部署完成,其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上,对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先,根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性,对其扫描成像体制进行分析,计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次,对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,其最优在轨运行方式为两两同步,且单个轨道两颗卫星相差1/4周期;对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后,根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数,计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度,结果表明:东半球北纬40°地区,可同时被4颗以上卫星监视,且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。     

Availability evaluation model for space-based optical aerial target detection system

For space-based optical detection systems, there is usually a difference between actual on-orbit operational performance and designed requirements based on fixed scenarios. To assess the availability of space-based optical detection systems in different backgrounds, the radiation characteristics of aerial targets have been simulated using body radiation and atmospheric transmission models. The background radiation characteristics were also statistically analyzed. Then, for the parameters of the ...     

海面目标天基红外探测概率研究与分析

天基红外成像侦察有着常规空基、地基、海基军事侦察手段无法比拟的空间优势,业已成为世界上各大军事强国重点发展的一项重要的军事侦察技术。首先,从海面目标的天基红外探测条件出发,推导出极限探测条件下的阈值信噪比和目标等效条带数的数学表达式。然后,以此为基础得出海面目标天基红外探测的探测概率公式。最后,分析了噪声等效温差、探测器瞬时视场、卫星轨道高度、目标与背景的零视距的实际等效温差、目标临界尺度以及大气透射率对天基红外目标探测概率的影响。研究表明对于大温差、大尺度的海面目标,天基红外探测的探测概率相对较高,但在大气透射状况一般时,要通过天基红外观测平台探测小温差、小尺度海面目标较为困难。研究结果对天基红外探测器的研制与设计具有一定的借鉴意义。     

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.     

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。     

天基红外探测载荷自适应调节方法研究

在天基遥感探测应用中,动态范围、时空变化率是影响红外高温目标高精度探测与跟踪识别的重要因素。通常受探测器暗电流、电路噪声等因素的影响,探测系统的单景动态范围一般小于72 dB左右,难以覆盖动态范围达100 dB左右的超强目标,降低了目标的识别能力和定量化描述精度。针对以上问题,提出了一种探测载荷自适应参数调节技术,通过自适应双曝光策略调整积分时间,能够在最大化目标探测信噪比的同时实现对目标能量的精确描述。仿真实验结果表明:所提方法操作简单,且能有效地实现整个动态范围内对目标的探测与描述。该方法可为天基目标智能化探测研究提供有益参考。     

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.     

基于DMD的动态红外场景投影光学系统设计

为了能够在实验室内实物模拟红外成像,降低光电系统的研发成本和提供可重复的实验环境,需要红外场景仿真器.动态红外投影技术是红外成像测试与评估的关键技术,与传统仿真器相比,采用数字微镜器件(DMD)的红外仿真器可以在更大动态范围内进行高速模拟,这种模拟方法空间分辨率和温度分辨率较高,能满足较高的帧频要求,有较好的应用前景.回顾了动态红外场景投影技术及其分类,描述了基于DMD动态红外场景系统的原理.分析了红外光学系统的特点,给出了投影系统的设计参数,系统使用800×600的DMD,工作在长波波段.使用像差平衡理论设计了投影系统的基本结构,为了得到更好的分辨率和成像质量,利用CODEV软件进行了设计优化,并给出了设计结果及其像差曲线,结果表明:设计满足要求.