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。     

红外成像导引头灵敏度现场校准技术研究

红外成像导引头为红外成像系统的具体应用。首先分析了红外成像系统针对不同应用需求而衍生出来的几个表征灵敏度的物理量。根据红外成像导引头的实际考核要求,概述了对红外成像导引头进行战术技术指标测量时引入的灵敏度定义。提出了一种红外成像导引头灵敏度现场校准的方法,根据此方法,分别设计了两种不同结构的现场用红外成像导引头灵敏度现场校准装置,给出了设计结果,并对这两种方案的性能进行了比较。结合外场测试数据和实验室测试数据,最终目的是要建立一个红外成像导引头灵敏度测量的行业技术规范。     

高超声速飞行器红外窗口热辐射特性试验

对于大气层内的高速飞行器,强烈的气动加热使红外探测系统的红外窗口温度迅速上升,成为气动热辐射效应的主要因素,导致红外探测系统的探测距离、识别概率、跟踪精度等性能下降,甚至失效。通过简化红外窗口热辐射传输模型,设计了一种红外窗口热辐射特性试验平台,并对某蓝宝石红外窗口在中波红外3.7~4.8 m波段的热辐射特性进行试验研究。研究结果表明,在100~350 ℃高温范围内,该红外窗口热辐射特性与温度近似呈现3次方关系,随温度升高,透过率下降约16%,而自身辐射持续增强,幅度最高在100倍以上,对红外探测系统造成的影响比透过率要大得多。     

非均匀温度场下红外热成像仪温控系统设计

为降低外界环境温度和内部发热元件形成的非均匀温度场对红外热成像仪的成像性能影响。通过Proe和Ansys ICEPARK建立红外热成像仪的有限元模型,在红外镜头表面进行黑色阳极氧化、喷砂处理增强辐射换热,以及安装风扇增强对流换热保证高温环境时的散热,低温环境时采用热电阻进行温升设计,并仿真分析红外热成像仪在不同温度环境下整机内部温度分布和红外镜头温度分布情况,并利用在高低温箱的红外热成像仪来观察平行光管中的靶标图的成像质量,验证温控设计的高效性。结果表明:所采用温度控制电路板对风扇与热电阻能进行温度控制,当环境温度下降至0℃和升高至30℃时,启动温控系统使红外热成像仪光学系统温度正常,保证红外热成像仪的成像质量。     

红外成像导引头发现与识别概率的计算

为解决对目标红外隐身效果以及红外成像导引头探测性能进行评估的问题．推导了计算目标空间频率的迭代方法，得到了红外成像导引头对扩展源目标的发现和识别概率。计算中考虑了目标的平均温差，最小修正可分辨温差，仪器调制传递函数以及大气透过率等因素对探测性能的影响，并对点源目标情况进行了简单的修正。给出了一种在实用条件下快速计算红外成像导引头对目标发现与识别概率的方法。     

红外成像导引头动态性能测试系统设计

针对红外成像导引头在复杂干扰背景条件下难以获取动态性能指标的问题,分析了红外成像导引头动态性能参数体系,基于红外图像注入技术设计开发了动态指标测试系统。该系统能够模拟典型的红外目标和干扰信号,并对导引头输出信号进行采集、处理和分析,最后给出动态性能测试结果。通过对某型号红外成像导引头的测试和验证,证明了该系统工作高效、稳定,为红外成像导引头的动态性能测试提供了有效的方法和手段。     

红外成像导引头角跟踪系统仿真分析

根据红外成像导引头角跟踪系统控制回路各部分的线性化数学模型，建立了导引头的数学模型。对导引头角跟踪回路进行了仿真和分析，从跟踪回路的跟踪性能、参数变化对回路性能的影响、考虑射手模型时角跟踪回路的性能、隔离度测试等方面进行了分析和验证。仿真结果表明，导引头跟踪回路的超调量、上升时间、隔离度等性能已基本满足设计要求，且具有较好的抗干扰能力。对导引头角跟踪系统进一步优化提出了建议，为红外成像导弹制导系统总体方案的确定和总体参数的设计提供了依据。     

红外导引头系统测试与试验

红外导引头系统测试与试验李东军（航天工业总公司２５所北京１００８５４）文章对红外导引头发展过程进行了简单回顾，认为红外成像导引头测试与试验是当前新的需求，需要采用新的技术手段才能完成，并进行了基本要求分析。对红外导引头的红外成像评估、总体性能测试、飞...     

点源红外诱饵干扰下环境复杂度量化建模

为了测定红外空空导弹自身抗干扰性能,需要对红外对抗环境进行定量评估。但是目前多数模型都是从终端脱靶量分析导弹抗干扰性能,无法反映导弹在被干扰过程中各模块的响应情况。为此,基于干扰过程中导弹导引头系统和制导控制系统角度提出了红外对抗环境量化建模方法。首先从场景构成和物理特性方面构建了红外对抗要素模型;其次,分析了对抗要素对导引头图像识别及制导控制系统的干扰影响,抽象出相似度、遮蔽度、干扰时机、目标机动以及进入角影响度指标;最后,运用并联关系模型、几何均值合成模型及加权求和模型综合上述指标,建立了总体环境复杂度量化模型。仿真结果表明:典型对抗场景下,该模型预测导弹命中率的误差在±6%区间的概率为95%。     

类THAAD导引头气动光学效应计算研究

针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense, THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW -HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。     

基于射线跟踪算法的舰船尾迹波红外特征与探测

舰船驶过海面后会形成一条长度可达数千米且持续很长时间的尾迹区。这种显著特征为利用尾迹波的红外特征来探测舰船提供了依据。从舰船尾迹区特点出发,实现了尾迹波的可视化仿真。在Cook-Torrance光照模型的基础上建立了适用于舰船尾迹波的红外成像模型。采用射线跟踪算法,并综合考虑太阳辐射、天空背景辐射和大气传输等环境因素的影响,得到了不同探测条件下舰船尾迹波的红外成像特征。结果表明:俯仰角较小时海面整体较暗,舰船尾迹波特征明显;俯仰角较大时海面整体较亮,舰船尾迹波特征减弱;开尔文尾迹的成像特征受气温变化影响较小,湍流尾迹在低俯仰角低气温时为一条暗带,高气温时为一条亮带;海面风速增加,开尔文尾迹最终会无法分辨,湍流尾迹成为唯一可识别的舰船尾迹波特征。     

采用双窗口红外探测器的道面温度遥测系统

在外场应用环境中,红外道面温度遥测系统的自身温度会发生较大幅度的变化,引起的内部杂散辐射变化会导致较大的系统测量误差。设计了采用双窗口红外探测器的红外道面温度遥测系统,同时对目标物辐射和内部杂散辐射进行实时测量,并在考虑探测器温度效应的基础上,建立了扣除内部杂散辐射影响的道面温度计算模型;标定实验结果表明:当探测器工作温度和测量目标温度分别在?10~40 ℃、?10~60 ℃范围时,探测器温度效应和辐射定标函数均可以做线性化处理,并呈线性叠加效果,验证了道面温度计算模型的合理性;经过标定后,红外道面温度遥测系统与Pt100接触式温度传感器进行了外场比对测试,得到测量系统与Pt100接触式温度传感器的测量数据相关性达到98.7%,其中夜间测量误差低于2.78%,表明了系统可在环境温度变化的外场条件下准确测量道面温度。     

HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法

为了适应具有太阳、干扰弹、火光等强辐射背景下的高性能热成像应用,可适应温差达1 000~5 000 ℃以上强辐射干扰场景的HDR热成像成为国内外发展的重要方向。虽然HDR热成像系统动态范围测试系统组成与传统测试系统没有明显的差异,但目前尚没有适宜的测试方法和仪器,其核心在于缺乏大动态范围动态红外辐射源靶标。研究了一种HDR热成像系统动态范围特性测试评价方法,设计了一种新型的HDR动态红外辐射源阵列靶标,可获得温差不低于1 000 ℃的HDR动态红外辐射,实现HDR热成像系统动态范围特性的客观测试。实验结果表明:HDR动态红外辐射源阵列靶标在温度范围、稳定性、精度、调制频率等方面满足测试评价的要求,可实现快速、可靠的HDR热成像系统动态范围特性测试,对于推进HDR热成像技术研究和系统测试评价具有指导意义。     

一种基于热管温控技术的红外抑制方法

针对高温物体的红外抑制方法,采用具有高导热特性的热管模块进行研究。理论分析了热管模块的技术特点,建立了热管模块的热传导模型,计算了不同功率的热管模块实现红外抑制的效能,搭建了热管模块原理验证试验模型,实际测试了热管模块的红外抑制效果。测试结果表明,辐射温度为140℃的物体经热管导热散热后辐射温度仅为65℃。     

成像制导空-空导弹仿真分析

以在现代空战条件下，成像制导空空导弹攻击空中机动目标过程进行了仿真计算，以辅助开发导引头红外目标图像处理算法。研究了机动目标在导引头焦平面上的红外图像的运动特性和图像特征（包括拓扑特征，边界特征及统计特征等），分析了成像导引头性能参数对目标图像特性的影响，可供导引头总体设计和图像处理算法设计参考。     

红外成像系统响应光谱非均匀性的理论分析

基于黑体标定的非均匀性校正方法在凝视红外成像系统中被广泛应用,但在面对天空背景成像或者高速飞行器上透过高温光学窗口观察常温目标两种情况下,出现了黑体标定不适用的现象。为此通过分析红外成像系统的响应特性,提出了响应光谱非均匀性的概念,指出了黑体标定法具有场景光谱分布依赖的特征。同时,分析了响应光谱非均匀性产生的原理,包括内外两方面原因。内在因素是红外探测器不同像元的量子效率随光谱变化存在差异,外在因素是应用场景的辐射光谱分布与黑体相差较大。在此基础上,给出了解决响应光谱非均匀性的建议。     

高超声速拦截弹绕流红外辐射特性数值模拟

研究拦截弹绕流红外辐射特性对红外导引头设计具有重要意义。基于求解化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,对高超声速拦截弹化学反应绕流进行数值模拟。在此基础上,基于谱带辐射模型,对拦截弹侧面的光学窗口附近流场在0.8~20 m波段的光谱辐射特性进行数值计算,分析窗口附近流场红外光谱辐射随飞行参数的变化特征和规律。研究表明:拦截弹窗口流场光谱辐射主要来源于CO2和NO分子的振动-转动谱带;飞行马赫数一定,窗口流场光谱辐射沿飞行高度的变化规律主要由流场中气体分子的数密度分布主导;飞行高度一定,窗口流场光谱辐射随飞行马赫数的变化规律主要由流场温度控制,随着飞行马赫数增大,流场中NO分子的光谱辐射效应增强。