海洋环境对红外诱饵弹干扰特性建模及仿真

在复杂海洋背景下,诱饵弹的发射对海面环境及舰船目标的干扰影响不可忽略。为了实时计算耦合的红外海洋干扰场景,利用了舰载和机载诱饵弹空时域分布特性及红外辐射模型,分析了诱饵弹在红外波段的工作特点;根据诱饵弹与海洋环境的辐射能量作用机理,利用双向反射率分布函数建立了海面面元的散射特性模型;构建了基于GPU并行运算的海上诱饵弹干扰场景渲染框架,实现了复杂海洋环境中舰载和机载诱饵弹干扰结果的实时计算;评估了舰载和机载诱饵弹对舰船成像结果的影响,并定量分析了舰船对比度随诱饵弹发射角度及观察高度的影响,为复杂海环境目标的侦查探测算法研究、诱饵弹开发提供了依据。     

诱饵弹作用后导引头成像特征建模及跟踪性能分析

基于红外成像导引头信号传递和转换机理, 分析了影响导引头输出图像特征的主要因素, 并在此基础上分析了红外诱饵弹作用导引头成像特征的机理;借助端到端成像建模思想, 综合考虑诱饵弹对目标表面辐射特性及导引头增益特性的影响, 建立了诱饵弹作用后导引头成像特征量化模型;以理论模型为基础, 借助计算机三维场景仿真技术, 实现了诱饵弹作用后导引头成像及跟踪特性实时仿真, 并基于仿真结果分析了不同发射方向诱饵弹对导引头跟踪性能的影响。结果表明: 诱饵弹发射方向不同, 诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度不同;当诱饵弹相对目标运动方向的发射角为75~95、190~215和250~280时, 诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度最大;当诱饵弹相对目标运动方向的发射角为10~40、150~170和315~325时, 诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度最小。     

面源红外诱饵辐射特性及其图像仿真

本文根据箔片表面的化学反应,从燃烧学原理出发,建立了箔片的燃烧模型,并对箔片的燃烧和辐射特性进行了分析,在此基础上利用VC++与OpenGL编程建立了面源红外诱饵图像的仿真系统,得到面源红外诱饵的红外仿真图像,并对面源红外诱饵的红外辐射特性进行了分析。     

诱饵参数对面源红外诱饵干扰效能的影响

面源红外诱饵作为一种主动干扰型的红外对抗装备,与传统的红外诱饵弹相比,在运动特性和干扰效能等方面有显著的优越性。综合考虑到试验的成本和干扰效能评估的效率,文中提出了一种基于空战对抗仿真算例的效能评估思路:首先,建立了导弹运动模型、介绍了跟踪优化算法和抗干扰识别算法;其次,重点分析了飞机蒙皮红外辐射特性的求解过程;然后,分析了诱饵箔片的运动扩散模型以及燃烧优化算法;最后,改变面源诱饵的参数,如发射角度、发射高度以及发射速度,进行干扰成功率的仿真计算。将仿真结果与实测数据进行比对,验证了效能评估思路的可行性,基本满足干扰效能评估的要求。     

天基空间目标红外动态辐射特性建模与仿真

提出了一种空间目标红外动态辐射特性的建模方法。目标红外辐射包括自身发射辐射和对背景的反射辐射。根据目标与背景特征建立了空间目标辐射特性的物理模型。基于表面材料属性对目标表面进行区域与面元划分,根据能量守恒定律,利用目标在宇宙空间的热平衡方程建立了空间目标自身红外辐射特性的数学模型。同时,引入双向反射分布函数模型描述目标表面面元的反射特性,将目标所有面元反射分量叠加建立了目标红外反射特性的数学模型。最后,构建目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系。根据给定的轨道参数、目标几何尺寸和表面物性参数仿真获得空间目标在轨红外特性。计算结果验证了模型的有效性,为空间目标的红外探测与识别提供参考数据。     

空战对抗中面源红外诱饵干扰效能仿真

面源红外诱饵相比于传统的红外诱饵,在燃烧速率、扩散范围、干扰效能等方面具有显著的优越性。考虑实验成本的经济性和测试干扰效能的效率,提出了一种空战对抗中面源红外诱饵干扰效能的仿真思路。首先,建立了导弹运动和导引头跟踪模型、飞机红外辐射模型,作为空战对抗双方的假想;其次,建立了诱饵箔片的运动与燃烧模型,以诱饵箔片为研究对象,求解箔片表面温度分布,并通过燃烧算法优化,得到整体辐射特性;最后,通过改变面源诱饵的发射角度、高度、目标机速度等参数,进行干扰成功率的仿真。仿真结果表明,提出的效能评估思路可行有效,与真实测试很接近,达到面源诱饵干扰效能评估的要求。     

雷达红外诱饵弹对抗反辐射导弹技术研究

针对雷达电磁诱饵不能诱偏加装红外制导导引头反辐射导弹的问题,提出了雷达红外诱饵弹对抗反辐射导弹的方法,分析了雷达红外诱饵弹的工作原理,建立了红外诱饵弹对抗反辐射导弹的效能模型,仿真分析了不同条件下的效能模型,对红外诱饵弹在实际中的运用有一定的指导意义。     

面源红外诱饵对抗成像制导导弹的仿真研究

面源红外诱饵是一种有效对抗红外成像制导导弹的干扰装备.它能模拟被保护目标的红外特征,达到干扰红外成像制导导弹的目的.首先,分析面源红外诱饵对抗红外成像制导导弹的干扰机理.其次,建立面源红外诱饵的辐射模型和运动模型.然后,分析面源红外诱饵红外图像的位置、面积和灰度的变化规律,仿真生成面源红外诱饵红外图像.最后,以干扰成功率作为面源红外诱饵干扰效果评估准则,计算不同距离和不同投放数量下面源红外诱饵干扰成功概率,并对仿真结果进行分析.仿真结果表明:面源红外诱饵能够逼真地模拟目标飞机的光谱辐射分布特性,有效干扰红外成像制导导弹,显著提高目标飞机的战场生存力.     

面源红外干扰弹质心干扰反舰导弹的决策方法

面源红外诱饵已经发展成为对抗红外成像制导导弹的一种有效手段。以面源红外干扰弹质心干扰反舰导弹为例,设计了相关的仿真模型,包括导弹模型、舰艇模型、面源干扰弹模型、干扰弹发射决策模型和发射机动决策对干扰效果影响的评估模型等,并依据质心干扰仿真计算流程,对干扰弹发射和舰艇机动决策方案进行了寻优仿真,提出了实施面源红外干扰时优选的干扰弹发射和舰艇规避机动决策原则与方法。     

多枚红外诱饵弹运动轨迹仿真

对于载机连续发射多枚红外诱饵弹的运动轨迹进行了仿真。首先考虑无动力燃烧型诱饵弹在发射后因为燃烧而导致质量损失的因素,建立了诱饵弹运动轨迹递归迭代计算模型,然后运用此模型计算了不同条件下的多枚诱饵弹发射后的运动轨迹,最后利用可视化技术对载机平台发射多枚诱饵弹的场景进行了可视化仿真。     

基于红外多光谱图像相关性的自动目标识别算法

提出了一种基于红外多光谱图像相关性的自动目标识别新算法．根据目标、背景和干扰物的红外多光谱特征信息(辐射强度、光谱分布)构造出目标场景的红外多光谱特征矩阵；采用最大距离法分割图像，融合空间和光谱信息重构出研判目标的红外多光谱特征矩阵；根据研判目标的光谱辐射差异特性建立了红外多光谱图像相关识别准则．实验表明，该识别算法正确可行．     

红外诱饵弹干扰特性有限元建模

针对国内诱饵弹半实物仿真技术和红外制导技术研究的迫切需要,提出了针对诱饵弹干扰特性的有限元建模方法。通过分析诱饵弹的工作机理和运行状态,借助有限元方法建立诱饵弹的温度流场分布和空气变阻力运动特性模型,并通过仿真实验验证所提出模型的有效性和正确性,该方法不仅能为红外诱饵弹的设计和红外制导算法的研究提供依据,也对红外半实物仿真系统的搭建有重要指导意义。     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。     

地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法

地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息综合作用的结果,因此可以利用目标的测试数据反演某些重要的缺失参数。针对冷静态目标,首先分析地面目标建模可能的缺失参数,通过调研及专家知识等预估缺失参数取值区间,基于灵敏度理论和正交试验法研究缺失参数对目标特性的影响程度,确定主要缺失参数,包括材料厚度、材料表面太阳吸收率和发射率。然后基于地面目标仿真数据或实测数据,结合共轭梯度法提出地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法,最后通过两个实例对该方法进行了验证。结果表明:利用该方法反演缺失参数后的典型测点计算温度与实际温度变化特性高度一致,不同时刻的温度数值误差最高不超过2 K。研究表明:该方法具有较好的准确性,未来可推广应用到非合作目标红外建模缺失参数反演与红外辐射特性预测研究中。     

点面复合红外诱饵空中动态散布特性仿真及使用研究

点面复合红外诱饵是国内外飞机平台使用的先进红外干扰装备之一,具备较好的对抗红外制导导弹的能力。为获得点面复合红外诱饵空中动态散布特性,为其使用提供理论基础,提升点面复合红外诱饵使用效能,对点面复合红外诱饵的点源诱饵和面源诱饵进行动力学和运动学分析,联立方程组并进行求解,获得了点源诱饵空中运动轨迹和面源诱饵在空中的散布情况,然后改变飞机平台速度进行仿真,获得了点源诱饵和面源诱饵的相对运动趋势和平台速度影响规律。基于点面复合红外诱饵空中动态散布特性仿真,开展使用研究,阐述了点面复合红外诱饵的干扰特性和干扰机理,干扰特性主要包括辐射强度值、辐射强度变化率和辐射面积,分析了点面复合红外诱饵在红外制导导弹导引头视场的形成特点,并基于此开展干扰机理研究,分析了点面复合红外诱饵在红外制导导弹的成像阶段和非成像阶段的干扰机理,能够为诱饵使用策略的制定提供参考和借鉴,提升飞机平台战场生存能力。     

装甲车辆与地面背景的热交互作用及红外仿真

为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆和地面之间热学以及力学的模型,采用了动网格方法对车辆目标在运动后对地面所产生的沉陷现象及在地面上留下的热痕迹进行模拟仿真。基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,计算了车辆在3种不同状态下与地面背景之间的热交互作用及红外辐射特征分布,并比较了模拟温度与实验测量温度的误差,验证了模型的精度。仿真结果表明:该方法对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有十分重要的意义。     

基于STK/EOIR的弹道中段目标红外辐射特性研究

提出了一种天基预警系统对弹道中段目标红外探测的仿真方法。利用卫星工具箱的红外模块(Satellite Tool Kit/Electro-Optical Infrared Sensor, STK/EOIR)对中段目标红外辐射的特性进行了研究。首先,提出了基于STK/EOIR的弹道中段目标动态红外辐射特性仿真方法,分析了EOIR目标红外辐射的计算模型和传感器接收模型。然后,给出了典型目标在中波、中长波以及长波红外波段的红外辐照度的仿真结果。最后,对比分析了观测角、观测距离对天基凝视传感器接收目标红外辐照度的影响。仿真结果表明,中段目标红外辐射的强度能满足天基凝视传感器的探测灵敏度要求。     

复杂环境背景下典型飞行器表面红外反射特性研究

飞机蒙皮对于背景辐射的反射可以作为红外目标识别的辐射源,但背景辐射通常来源于太阳辐射和地面背景辐射等辐射的综合作用,其复杂性和多变性也可能使飞机的红外反射辐射严重干扰红外制导的准确性,因此,研究复杂环境背景下的飞机蒙皮红外反射特性对于红外目标识别和红外导弹制导等应用具有重要意义.本文基于Schlick双向反射分布函数(...