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。     

MOS电阻阵列红外图像转换器性能测试

红外图像转换器技术是红外成像仿真系统中的一项关键技术,它可在半实物(HWIL)仿真系统中用来对红外探测系统的实时性能进行测试和评估。基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是动态红外图像转换器中的一种。介绍了MOS电阻阵列动态红外图像转换器的发展现状及美国Eglin空军基地宽波段红外场景投影器(WISP)的测试技术。结合实际应用,提出了一种基于红外显微光学镜头的MOS电阻阵列动态红外图像转换器测试方法,给出了部分图像测试结果。     

电阻阵列动态红外景像产生器

基于微机械加工技术发展起来的电阻阵列是动态红外景像产生器的一种。它可在半实物（HWIL）仿真系统中用来对红外摄像机、导弹寻的器以及各种红外探测系统的实时性能进行测试和评估。电阻阵列是以电阻元件为微辐射元,当电流流过时,电阻元产生热量,从而产生红外辐射。通过控制流过每个电阻元的电流就可以控制每个电阻的温度,从而达到显示红外图像的目的。电阻阵列具有其他红外景像产生器所不具有的特点,低功耗、大温度范围、高分辨率、高占空比等,适合于各种红外目标的模拟。文另介绍了其基本原理、发展现状、关键技术及发展动态等,给出了一些器件的典型参数。     

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。     

电阻阵列型红外景象仿真系统的设计与实现

为了便于对红外成像系统进行测试,实现了一种通用的红外景象仿真系统,该系统采用国产128×128元的MOS电阻阵列芯片作为红外景象生成元件,利用FPGA设计电阻阵列芯片的高速驱动电路,上位机使用OpenGL,根据目标参数实时演算目标红外辐射特性,通过以太网传榆至FPGA控制板,电阻阵的电学刷新率可迭200 Hz,图像刷新率为50 Hz.针对电阻阵列的工作特性设计了恒温散热系统,保证了图像的对比度.系统构成简单可靠、成本低、可扩展性非常好,可与各种红外探测设备结合构成完善的半实物仿真系统.     

电阻阵列红外景象投射器非均匀性实时校正

电阻阵列是一种出射式红外场景投射器,为了改善投射图像质量,提高半实物仿真可信度,需要对电阻阵列的非均匀性进行实时校正。对电阻阵列结构和原理的分析表明非均匀性表现为一种固定模式的空间噪声。对辐射像元响应特性的研究发现电阻阵列的输入输出呈现非线性特性,非均匀性的本质是辐射像元间响应特性的差异。基于先验信息对辐射像元驱动数据进行补偿,对电阻阵列的非均匀性进行校正。对辐射像元的非线性进行预处理,降低校正对先验测试数据的要求。采用分段线性插值实现在线校正算法,提高校正算法的实时性。数值仿真结果表明：该方法可将电阻阵列的非均匀性降低到1%以下,在128×128和256×256像元规模下均可保证200 Hz的处理速度。基本满足红外成像半实物仿真对图像质量和帧频的要求。     

一种动态红外烟幕图像仿真方法

通过分析烟幕遮蔽目标的原理,建立高斯扩散模型、烟幕消光模型和温度衰减模型,对不同状态下烟幕的红外辐射进行实时计算,模拟了烟幕红外图像的动态变化。初步实现了风力,重力等对烟幕的影响效果,提高了烟幕红外图像仿真的逼真度。     

一种坦克动态红外图像仿真方法

通过分析坦克各特征部位的红外特性,建立相应目标的红外特征模型.对不同状态下的目标表面辐射进行实时计算,模拟了目标红外图像的动态变化,提高了目标红外图像仿真的逼真度.     

动态红外图像仿真研究

本文研究了飞机目标动态红外图像仿真技术。分析了飞机目标红外辐射特性,包括发动机、尾焰、尾喷口及飞机蒙皮的辐射计算方法。应用LOWTRA7软件包进行了目标和背景的动态图像仿真计算,可以为制导和火力控制提供仿真的红外动态图像。     

动态红外图像生成技术综述

利用半实物仿真系统能在实验室内对红外戍像仪,导弹寻的器及各种红外探测系统的动态性能进行测试和评估,其核心技术是动态红外图像生成.介绍了动态红外图像生成的各种方法,包括电阻阵列、二极管阵列、基于激光束扫描的图像生成技术、薄膜转换器、基于光纤阵列的红外图像转换技术、红外CRT、可变形反射镜阵列、液晶光阀、基于MEMS技术的空间光调制器和基于LCOS的红外空间光调制器等.对这些技术进行了详细的描述,包括基本原理、关键技术及发展概况,并讨论了其相对的优缺点.最后,对各种方法的性能参数进行比较和对照.     

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.     

DMD的红外动态场景模拟器时间性能测试

DMD红外动态场景模拟器是红外半实物仿真系统的重要组成部分,其时间性能参数决定了模拟器能否将仿真图像正确投射到被测系统。介绍了DMD红外动态场景模拟器工作原理,深入分析了DMD驱动方式和工作时序。讨论了半实物仿真实验对DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频等时间性能参数的需求。提出了DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频测试方法,搭建了测试平台。对现有DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频进行了测试,分析了测试中发现的模拟器相关问题,并提出了改进建议。为模拟器的研制、应用及性能评价提供一定的依据。     

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。     

基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统

红外图像转换器技术是红外成像目标仿真技术的关键,用于研究如何在红外成像制导半实物仿真试验时模拟产生复杂场景的红外辐射。光纤阵列图像转换器是一种新型的红外图像转换器,该类转换器需要设计研制与之相匹配的可见光生成系统共同构成红外成像目标模拟器。针对某红外成像目标模拟器总体要求,给出了一种基于光纤阵列图像转换器的可见光生成系统设计实现方法,并对其关键性能指标进行了分析和测试。结果表明:该系统能够应用于红外成像半实物仿真,分析和测试方法为该类可见光生成系统的性能评估和优化设计提供了依据,具有一定的适用性。     

红外动态景象产生器的薄膜技术

Bly Cells的红外动态景象产生器的响应速度和空间分辨率是制约其应用的两个关键因素,并由其主要部件--转换薄膜的动态特性和空间特性所确定.以Bly Cell型薄膜红外动态景象产生器转换薄膜为研究对象,根据转换薄膜的工作原理,建立了它的动态温度分布模型,计算了其在环形脉冲源作用下的不同时刻温度场及其温度变化特性,分析了转换薄膜的动态特性和空间特性.计算结果表明,导热系数和密度越小,薄膜的表面发射率越大,则其时间响应越快;导热系数、密度、发射率越小,空间分辨率越高.     

基于DMD的红外景象投射器灰度调制与同步技术

基于数字微镜（DMD）的红外场景投射器可以被应用于场景仿真系统中。论述了应用于红外仿真系统的DMD显示灰度图像的原理和对应的DMD的工作时序,并且设计了基于TI的0.7XGA芯片组的红外场景投射器。该设计支持外部同步触发,投射图像是灰度级是8位,并且投射图像的帧频大于250Hz。仿真系统中的热像仪和投射器的同步将影响采集的结果,分析了热像仪的积分时间包含、超前和滞后于投射器播放时间对系统采集到的图案灰度产生影响,论证了严格同步在红外仿真系统中的必要性,并通过实验数据进一步证明了分析的结果。     

基于双DMD的红外场景投影仪光学系统设计

为提高中波红外场景投影仪的帧速和灰度等级,提出了一种基于双数字微反射镜器件(DMD)的光学系统方案。该光学系统包括照明系统和准直投影光学系统,照明系统采用可提供均匀照明的柯勒照明系统,利用2个非球面透镜简化结构,采用3片式全内反(TIR)棱镜来实现光路的折转衔接以及2个DMD调制的叠加;准直投影光学系统采用二次成像结构,通过合理分配各透镜组光学参数,并采用非球面透镜进行优化设计,得到的光学系统F数为094,入瞳距为850mm,角分辨率为019mrad。投影仪的测试与仿真结果表明此光学系统完全满足红外场景投影仪的使用要求。     

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DMD的红外场景模拟器图像数据传输和分割存储方法

分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响,并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件,具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1 024768的8位灰度图像,而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70 s,并具有良好的稳定性。