红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列（DMD）为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。     

红外成像目标模拟器的应用探索

红外成像目标模拟器是红外成像制导半实物仿真的核心组成部分,随着制导半实物仿真对目标真实度要求的不断提高,模拟器也在不断改进以适应新的试验要求.当前的模拟器无法满足多样化的仿真需求,而更新一代模拟器的研制难度较大,投入也更高.基于现有的红外成像模拟器,讨论了通过对目标模拟器的改造与扩展,拓展了其应用范围,使其更符合半实物仿真的需求.     

动态红外场景投影器的研究现状与展望

近年来,国内外在动态红外场景投影器的研究方面的研究均取得了很大的进展。作为半实物仿真系统的核心部分,动态红外场景投影器的技术性能限制了整个仿真平台的总体性能。分类总结了国内外对动态红外场景投影器的研究现状,展望了与红外成像精确制导技术匹配的新型动态红外场景投影器的主要技术要求。鉴于目前动态红外场景投影器的发展水平,提出一方面需要探索混合型投影器技术,以达到取长补短、优势互补的目的,另一方面需要继续加大对新型投影器的研制力度,解决目前投影器的局限性问题。     

基于微辐射阵列的红外动态场景模拟器EI北大核心CSCD

为满足红外成像器件对目标模拟的需求,同时避免在真实环境下进行系统测试受限于人力、物力、环境等因素,提出了一种基于微辐射阵列的红外动态场景模拟技术,通过传热方程建立了芯片理论模型,并进行了仿真实验。微辐射阵列芯片采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)工艺加工,阵列分辨率为1 024×768,像素大小设计为60μm×60μm,以此为核心器件,构建了红外动态场景模拟系统样机,样机口径大于300 mm,光源使用半导体激光器替代传统的汞灯,提高了模拟器的性能。使用红外热像仪进行了测试实验,结果表明:样机可在中波红外和长波红外两个波段实现高质量的动态场景模拟,图像清晰无闪烁,其模拟温差大于50 K,对比度大于3∶1,帧频大于80 Hz。     

用目标模拟器仿真真实目标能量的计算方法

光学制导导弹控制精度的提高导致对目标模拟器仿真的逼真度要求也越来越高,对目标逼真度的要求不仅体现在形状大小方面,而且在辐射能量的仿真方面.从通用目标模拟器仿真原理方面,分别推导了红外点源和红外成像目标仿真系统中目标辐射能量仿真的计算方法,给出了目标模拟器光学系统出瞳处的辐射照度计算公式,从中分析了影响辐射能量仿真的主要因素,从而能够在系统研制前对目标的辐射能量进行预估,以便确定辐射源和系统其他器件的选择.     

基于电阻阵列的导弹红外目标模拟器的设计和实现

介绍了一种红外红目标模拟器的设计和实现，其目的是用来模拟目标运动状态和目标红外辐射特性，以便和其他相关设备相配合，构成完善的导弹半实物仿真系统。本文重点阐释了关键器件的选取，目标的模拟过程原理，以及简单的仿真结果。     

数字微镜阵列红外动态景象模拟器的研制

红外动态景象模拟器为红外半实物仿真系统提供动态目标和背景,是半实物仿真系统的核心技术之一.介绍了基于数字微镜阵列研制的红外动态景象模拟器的组成、工作原理和技术指标.描述了数字微镜阵列红外动态景象模拟器的4大关键技术,即红外图像转换技术,红外图像转换器的同步调制驱动技术,红外光学耦合技术和红外热像逼真度修正技术.分析了红外图像转换器同步与不同步驱动对图像采集的影响.给出了经研制的数字微镜阵列景象模拟器产生、红外热像仪获取的红外图像.实验结果表明:该模拟可广泛应用于红外成像探测系统的仿真、测试和标定.     

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。     

基于偏振的红外成像目标模拟技术研究进展

随着红外成像制导武器的不断发展,红外目标模拟器的各项性能也在不断得到提高以满足仿真试验的需求。现今,红外偏振成像技术已经日趋成熟,基于红外偏振成像的探测系统及制导武器也正在研制之中。根据偏振产生和偏振调制技术,讨论了几种可为偏振成像探测系统和偏振成像制导武器提供目标偏振信息的红外偏振成像目标模拟系统。     

DMD动态红外景象仿真器研究

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展现状,讨论了红外成像仿真系统的构成及工作原理、技术要求。根据DMD工作原理设计了一套实验室仿真装置,给出了实验结果。     

基于棱镜的红外目标模拟器光学系统研究

针对某型装备测试仿真用中波红外目标模拟器,研制配套透过率高、空间均匀性好、结构紧凑的高性能红外光学系统,以满足模拟器总体设计指标和具体使用需求。根据DMD核心器件红外光调制工作原理,采用了基于TIR(全内反射)棱镜的中继光学子系统,从DMD转动夹角的限制出发,利用光学全反射定理,采用最小的角度空间设计,用一对光学棱镜使照明系统入射的光线与DMD反射的光线分开,在折衍混合式红外成像光学子系统设计匹配下,该光路系统相比反射式光路镜组结构紧凑,相比透射式棱镜方式能量透过率高。在经过光路设计仿真验证的基础上,开展了光学机械设计和研制加工及测试,最终红外光学镜组成功应用到红外目标模拟器研制中,满足了模拟器总体指标体系要求和使用需求,取得了良好效果。     

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.     

深空双波段红外动态场景仿真与目标分析

为了提高深空中红外探测器探测波段选择的效率以及反映目标真实的在轨状态,文中研究了空间目标动态红外图像的生成技术以及双波段红外图像的仿真。结合从STK获得的空间目标的运行轨迹和姿态数据以及从3DS MAX获得的目标模型数据提出了一种进行空间目标红外成像仿真的方法。首先分析了深空背景中目标的红外辐射特性以及目标在中波和长波两个波段中的辐射特性,为探测器波段参数的选择提供了依据;然后介绍了用节点网络法求解热平衡方程的方法并且简化了求解过程,提高了效率;最后阐述了空间目标红外成像系统的理论模型,实现了空间目标的红外可视化建模与仿真。仿真图像对新型系统的研制和红外图像处理算法的研究有重要的意义。     

双DMD变焦红外双波段场景模拟器光学引擎设计

为仿真现实场景中目标和干扰的光谱分布差异,设计了一种基于双数字微镜器件(DMD,Digital Micro-mirror Device)的双通道、共口径、变焦光学引擎,包括投影光学系统和两套照明光学系统.光学引擎以红外中波和长波柯勒远心光路分别直接照明两DMD靶面,采用空间立体布局避免不同光路间干扰.设计结果表明:照明光学系统的照度均匀性优于94%;中波(3.7~4.8μm)和长波(8~12μm)内,变焦投影光学系统在10 1p/mm处的调制传递函数(MTF,Modulation Transfer Function)值分别优于0.7和0.4;系统畸变小于0.5%,满足使用要求.     

激光目标回波模拟器时域特性研究

激光目标回波模拟器是激光制导武器系统半实物仿真中的关键设备。激光目标模拟器的关键技术之一是建立激光脉冲时域特性模型。因此,建立了大气湍流对激光脉冲展宽的模型,将大气等效成多层折射率变化的介质,分析了多层介质对激光脉冲的展宽机理,同时根据目标反射特性建立目标反射特性模型, 并对模型做了仿真验证。计算了距离在10 km时,激光发散角1 mrad、激光波长1 064 nm条件下的脉冲展宽最大值为10 ns。最后给出了一个平面目标的模拟数据。研究结果可以应用于激光雷达回波目标模拟器中。     

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。     

基于数字微镜的可见光目标模拟器系统设计

可见光目标模拟器是可见光成像系统半实物仿真的重要组成,而基于数字微镜DMD的可见光目标模拟器系统更是具有高分辨率、高可靠性和数字控制和响应时间短的特点.本文在分析了可见光目标模拟系统的结构与原理的基础上,设计了一种可变通光量的可见光目标模拟器系统,最终解决了DMD的驱动控制、光学投影和通光量控制等技术问题,并通过实验成功验证了目标模拟器系统的各项功能.