基于OpenGL的导弹红外仿真研究

在红外辐射理论的基础上对导弹进行了红外建模,同时考虑了大气衰减的影响,并利用OpenGL对导弹的红外辐射进行了仿真.在算法中,利用粒子系统实现对导弹尾焰的红外仿真,并将尾焰的红外模型引入粒子系统,使得仿真的结果更为精确.另外,采用了纹理映射、融合、反走样和雾化等技术增强仿真的真实感,同时利用显示列表技术加快了OpenGL的处理速度.     

基于Vega的场景红外成像仿真研究

红外成像仿真在国防、军事、航空、航天等领域有着极其重要的应用价值.鉴于此,在分析红外成像仿真原理的基础上,提出了一种基于Vega的场景红外成像仿真方法.并详细论述了建立大气传输模型、场景建模及其红外辐射建模的方法.最后利用视景仿真软件Vega进行了红外成像仿真,仿真结果证实了该仿真方法取得了理想的仿真效果,有助于红外成像仿真技术的发展.     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

基于DMD的高帧频红外场景仿真系统设计

红外动态场景仿真技术在红外成像、跟踪和制导武器等系统的性能评估中起着重要的作用,基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外场景产生方案是红外场景仿真技术中最具研究价值的一种方案。介绍了DMD的灰度调制原理和工作方式,在此技术基础上设计了基于TI公司的0.7XGA开发平台的DMD驱动程序。通过放大原图像,提高了仿真红外图像的对比度。最后根据探测器输出的积分时间信号和帧同步信号,提出了一种提高DMD投影频率的方案。该方案投影出的灰度图像的对比度有所提高,红外成像仪可以采集到清晰的灰度图像,且每一帧灰度图像的显示时间缩短至1.12 ms,相比于常规方式的7.87 ms有了很大的提高。     

动态红外场景仿真的灰度调制成像技术

红外场景仿真是红外成像制导武器设计、研制和生产过程中发现和解决问题的主要手段。文中针对红外场景仿真技术中的调制成像核心问题展开研究,在分析DMD系统灰度调制成像的基础上,借鉴PWM脉宽调制机理实现数字灰度调制技术,建立了DMD红外图像调制成像模型,研制了基于DMD图像灰度调制方法的红外场景仿真技术原理验证样机。验证结果表明,基于DMD灰度调制方式的红外场景仿真技术具备较高灰度等级、小几何畸变、高成像分辨率和对比度的技术特点,较好地满足了实验室内红外场景仿真的需要。     

海面复杂红外场景仿真系统

针对红外成像反舰导弹导引头视景的仿真问题,建立了海面复杂红外场景计算机仿真生成系统。对于视景的空间参数,首先给出仿真在用于描述空间关系的坐标系的定义以及它们之间的关系,然后分别分析了物体和背景的空间参数解算策略;对于场景的红外特性,从各个物体的红外特性、海面背景红外特性以及大气红外特性三个方面进行讨论。最后,给出整个仿真系统的运行流程。实验表明,该仿真系统能够有效的实现海面复杂场景的仿真,可以用于与红外成像反舰导弹相关的仿真研究中。     

反舰导弹红外辐射特性的建模与仿真

研究了以涡喷发动机为动力的反舰导弹的中波红外辐射特性。分别建立了反舰导弹尾喷口、尾焰和蒙皮辐射强度的计算模型,并考虑了尾焰对尾喷口辐射和尾焰辐射的影响。通过MODRTAN软件分析了3～5 μm波段大气红外辐射的衰减特性。最后,将所建模型的理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,建立的计算模型和方法能较好地模拟不同探测角度下反舰导弹的红外辐射特性。     

基于遥感数据的地球背景中红外场景仿真

卫星遥感是研究地球大气背景红外辐射特性的重要手段,受大气影响及传感器观测条件的限制,无法获取多气象、多探测条件的辐射数据。针对该问题,基于JHU地物光谱数据库,分析了植被、水体、岩石等光谱辐射特性,结合传感器光谱响应,建立了3~5 m基于光谱相关性的地表辐射波段转换模型,并利用逐步回归法计算误差,模型误差小于10%。利用MODIS、AIRS等多源遥感数据产品,根据地表-大气-传感器辐射传输模型,模拟不同时空分辨率、探测条件等的地球背景辐射中红外图像。结果表明,利用多源遥感数据进行中红外图像仿真,可以实现大尺度、具有细致纹理结构的图像模拟,应用于遥感研究。     

基于增强现实的动态红外场景仿真系统设计研究

传统的仿真技术会受算法的复杂度、运算能力及接口等的限制。针对这一问题,设计了一种基于增强现实的思想在真实图像上进行实时动态红外场景仿真的系统。首先使用3DS MAX生成虚拟目标模型,再对虚拟目标模型进行几何一致性变换和红外辐射一致性变换,使用SURF-ORB特征匹配对探测器的运动姿态进行跟踪,最终通过光栅渲染使虚拟目标与真实场景进行虚实融合,完成基于增强现实的动态红外场景仿真系统的设计。实验结果显示,该系统能够实现高帧频、高真实性的红外仿真图像,具有较强的可扩展性。     

基于Visual C++和OpenGL的红外目标景象仿真研究

对红外目标的红外辐射特性进行了分析计算,提出了在Visual C++6.0环境下利用OpenGLAPI对空间目标红外辐射特性进行仿真的方法.针对假定目标给出了该目标在不同观察方向上的辐射强度并据此生成灰度图像,并利用上海技术物理研究所自行研制的128×128像素电阻阵列红外景象转换器进行了仿真实验,取得了实验结果.对红外目标的红外辐射特性仿真进行研究,为红外景象模拟提供基础.     

红外场景仿真技术发展综述

红外场景仿真技术在军事领域具有广泛的应用前景.介绍了红外场景仿真的3个阶段:数据准备、辐射计算和后处理;对各阶段的工作内容和实现途径做了简单说明.按照红外场景仿真技术的发展趋势,分析了国外在各发展阶段的主要工作,介绍了国内红外场景仿真概况及笔者目前的工作.最后指出了国内在红外场景仿真方面存在的几个问题.     

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.     

红外警戒系统视景仿真

论述了红外警戒系统视景仿真研究的主要内容,给出了仿真软件流程。探讨了满足红外警戒系统全方位、多目标视景生成的实时性方法。     

弹道导弹中段红外辐射特性数学建模与仿真

针对TBM中段的弹道特性,根据热平衡理论建立了TBM在中段的温度计算模型,然后根据普朗克定律建立了目标红外辐射计算模型;在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析,结果表明,这是一种计算TBM中段红外辐射的有效方法.     

基于可见光图像的近红外场景仿真

利用地物光谱仪采集了晴天条件下典型地物在380～1100nm的光谱反射率,并利用经过定标后的CMOS相机采集典型地物不同时段的可见光、近红外图像,结合相机辐射定标结果和地物目标的反射率建立了可见光、近红外图像灰度值的映射关系,且对简单场景进行图像分割,并通过查找表快速将可见光图像转化为近红外图像.建立了太阳辐射模型,在反演精度要求不是很高的条件下,可以反演一天内任意时刻的近红外图像.仿真结果表明,本文方法可生成真实感较好的近红外图像,为后续的各时段、各种天气条件及多种地物的近红外场景仿真奠定基础.     

基于Vega的低空红外预警仿真系统

介绍了红外仿真的基本流程,并且基于Vega建立了低空红外预警仿真系统.针对低空红外预警的复杂场景,分别建立了目标和背景的辐射模型;考虑大气对红外辐射的衰减作用,建立了大气的传输模型;根据探测器的成像特性建立了成像系统响应模型.最后给出了仿真流程和仿真结果,并将仿真结果应用到实际预警处理系统中.     

基于电阻阵列的动态红外场景产生器发展现状

动态红外场景仿真技术是未来武器系统发展的关键技术之一,动态红外场景产生器是实现动态红外场景仿真的关键系统,电阻阵列是动态红外场景产生器的主要发展方向。本文介绍了电阻阵列红外场景产生器的基本结构和原理,并比较了该项技术的国内外发展现状。