美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析

概述了美国弹道导弹防御系统的核心要求和红外制导型动能拦截弹在该系统中的重要地位.介绍了美国正在部署、试验和研制的几种大气层外和大气层内弹道导弹防御动能拦截器的红外成像导引头的作战使命、拦截目标、任务特性、设计方案和发展现状,简要分析了美国正在和即将部署的动能拦截弹难以有效地对付不断发展的弹道导弹威胁的突防对抗措施的弱点,概述了近年来发展的满足多对多拦截需求的多拦截弹头(MKV)的红外成像导引头的发展现状,并介绍了近年来重点探索的旨在提高对小间距物体的区辨能力和对弹道导弹弹头的识别能力的新概念红外成像导引头,包括多波段红外成像导引头和主/被动红外成像导引头.     

基于DMD的红外场景仿真器设计及测试

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。文中以某型号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)为实现方式,采用VC和Vega软件为开发工具,开发完成了基于DMD的动态红外场景仿真器系统。对系统结构、场景生成器及其参数测试方法进行了详细设计,给出了测试结果。该仿真器系统参数测试满足设计要求,并且目前已经在某型号红外成像导引头半实物仿真测试系统中获得应用,逼真度高,取得了理想的应用效果。     

红外成像对抗中导引头伺服系统建模与分析

红外成像制导武器对抗是光电对抗的重点领域。在红外成像制导对抗数字图像注入式闭环半实物仿真试验时,由于红外导引头传感器被图像生成和图像注入计算机取代不参与工作,需要建立准确的导引头伺服控制系统的传递函数模型,进行仿真实验和实际工作两种情况下导引头控制回路性能的等效性分析。基于此,结合某型红外成像导引头的结构组成特点,将导引头划分为七个不同的功能模块,提出了导引头伺服控制系统建模的总体设计方法。采用机理建模和实验测试结合的方法建立了该型导引头完整的伺服系统模型,导引头在幅值5,频率2 Hz 弹体正弦扰动下的光轴能够保持稳定,经过测试,导引头实际输出弹目视线角和角速率能够高精度稳定跟踪真实的弹目视线角和角速率,结果验证了伺服控制系统数学模型的准确性。研究成果为同类设备伺服系统的建模和红外成像制导武器对抗图像注入式闭环仿真测试实验提供了方法和模型支持。     

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。     

红外成像导引头闭环注入式仿真试验可行性分析

针对红外成像导引头复杂战场环境适应性测试,提出了一种采用数字图像注入式的闭环半实物仿真试验方法,并分析了闭环注入式仿真试验系统的组成及工作原理。由于仿真测试时红外成像导引头的传感器被图像仿真计算机和图像注入接口设备取代,导致数字图像生成及脱靶量计算环节存在延迟和误差,使伺服控制系统的性能与实际工作情况可能不一致,从而影响仿真试验结果精度和置信度,因此,在建立导引头伺服控制系统模型的基础上,研究了仿真时间延迟、脱靶量误差对伺服控制系统的影响。研究结果表明:由于脱靶量误差对跟踪精度的影响仅为1.33%,如果将时间延迟控制在56.5 ms之内,开展闭环注入式仿真试验是可行的,该结果可为下一步开展红外成像导引头闭环注入式仿真试验提供理论支持。     

基于DMD红外场景仿真系统的研究及应用

系统地介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理、发展及应用。分析了DMD在红外场景仿真应用中所面临的主要技术问题,包括二进制脉宽调制(BPWM)可能产生的短暂假信号、动态范围受微镜衍射的限制、出射光瞳的均匀照射、DMD光学窗的光谱透射以及投影仪与被测导引头同步等。同时基于DMD开发了红外场景仿真原理样机,经测试可在受控的环境下逼真模拟比较复杂的战场环境,并能对红外制导系统的性能进行评估和系统参数优化。该系统可用于红外成像导引头与红外成像火控系统的半实物仿真、光电对抗以及红外成像武器系统的教学训练,并可根据用户的要求研制紫外和可见光场景的仿真系统。     

红外场景实时生成驱动算法及应用研究

对红外成像半实物仿真系统中红外场景实时生成的驱动算法进行了研究。以红外场景实时生成在红外成像半实物仿真系统中的工程应用为背景,设计了实时仿真过程中红外场景的初始战情场景映射算法、动态战情场景的实时映射算法及场景瞄准点的选择算法,解决了红外场景实时生成在半实物仿真系统中的应用集成问题,并通过多模式的动静态仿真和测试试验对算法进行了验证。     

基于JRM的战场环境红外图像实时生成

为了满足新一代红外成像目标仿真系统的性能需求,生成逼真的战场环境红外图像供红外成像制导武器进行半实物仿真试验,研究了一种基于JRM的战场环境红外图像生成方法。首先利用3DSMAX建立目标的三维模型,并从导引头视场需求出发,结合目标地区的卫星影像数据与高程数据建立背景区域的三维模型;然后利用JRM的GenesisMC工具、SigSim工具和SenSim工具分别对物理材质特性及目标热源、场景红外特性、传感器特性进行建模;最后使用OSV工具实时渲染生成红外图像。实验结果表明,该方法可满足红外成像目标仿真系统的红外图像实时生成要求,具有灵活性强,效果良好等优点。     

红外仿真目标和星空背景的建模与生成

红外成像制导半实物仿真系统要提供红外目标和背景的等效辐射环境.仿真是发展和评估红外成像探测系统的重要技术之一.实践证明半实物仿真有助于红外成像探测系统的设计、测试和评估.红外仿真目标和星空背景的建模和生成是红外成像制导半实物仿真系统的关键技术之一.介绍了基于三维建模工具和实时视景仿真软件的红外仿真目标和星空背景的三维建模和计算机生成.     

美国弹道导弹防御系统的红外系统与技术的发展

红外传感器是弹道导弹防御系统可靠监视、探测、识别、瞄准与拦截目标的关键。过去二十几年中,美国的弹道导弹防御系统逐渐从构想成为现实,其中一个重要原因就是由于红外焦平面阵列技术的迅速发展,用于弹道导弹防御的红外传感器取得了突破性的进展。目前用于弹道导弹防御系统的红外传感器和动能拦截器红外导引头已从过去的基于红外探测器线列或较小规模的红外焦平面阵列(64×64)的系统发展到基于较大规模的凝视红外焦平面阵列的系统,红外传感器与拦截器红外导引头的性能有了很大的提高。但由于弹道导弹防御本身的复杂性,目前的导弹防御系统仅是初步的,为此,美国还在继续发展完善其弹道导弹防御系统,包括进一步发展更先进的红外焦平面阵列,改进红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头。综述了美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的发展现状与趋势。     

红外动态场景目标模拟器系统设计

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核心设备,具有重大的军事和经济意义.以某空地导弹成像导引头半实物仿真系统为应用对象,采用微反射镜阵列(DMD)为核心器件,设计开发了基于DMD的大场景红外动态目标模拟器系统.针对模拟器系统的分辨率、对比度、最小可分辨温差、灰度等级等关键技术指标,对DMD芯片的信号解...     

红外半实物仿真系统的关键技术

红外半实物仿真系统通过生成高逼真动态红外场景图像,为红外成像系统提供测试环境,在红外成像系统的开发、测试和评估中起着非常重要的作用。围绕红外半实物仿真系统中的关键技术,介绍了该系统中采用的动态红外图像生成技术和红外场景投影技术的原理及其优缺点和目前发展状况,以及红外场景仿真和投影器件的发展方向。     

低温背景红外场景产生器研究进展

红外场景产生器是红外成像制导半实物仿真中不可缺少的硬件设备之一。随着红外成像探测系统在卫星、深空探测器、空间反卫星武器中的广泛应用,低温背景的红外场景模拟越来越受到重视,发展非常迅速。热电阻阵列红外场景产生器被运用到低温背景模拟中,为产生低温背景,场景产生器需工作在比背景温度更低的温度条件下,因此,通常将场景产生器放在低温真空室中。与该种原理不同,半导体屏式可见光到红外光转换的场景产生器在常温下可以实现低温背景红外场景的模拟。对两种低温背景模拟方法进行了对比,并阐述了低温背景红外场景产生器的研究进展及应用情况。     

变跟踪点红外场景仿真建模时间误差分析

随着第四代红外成像空空导弹的发展,在制导半实物仿真过程中导引头对红外图像仿真的需求逐步提高,本文在已有基于导引头光轴指向的变跟踪点红外场景仿真建模技术研究的基础上,对变中心点红外场景仿真建模在分布式制导半实物仿真系统中引入的时间误差进行分析。在充分考虑可能引入时间误差的各参数的可能取值及噪声情况后,给出了定量的时间延迟结果,分析了各参数对时间延迟的贡献,为变跟踪点红外场景仿真技术的工程应用提供数据与理论依据。     

数字微镜器件动态红外景象投影技术

动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注。描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状。     

红外导引头动态场景仿真技术(英文)

红外导引头硬件测试的重要性促进了目前大量红外动态场景仿真技术的发展,红外动态场景仿真技术包括动态红外仿真器技术与红外场景仿真技术.红外场景发生器主要有电阻阵列、液晶光阀(LCLVS)、激光显示器、激光半导体阵列、红外CRT和数字微镜(DMD)等.DMD对导引头的性能测试可提供较高的性能指标,而该类型的红外场景发生器正在不断发展之中.红外场景生成可分为数据生成与编程阶段.三维目标模型采用Multigen Creator完成,而场景生成采用Vega完成.Vega的SensorVision模块可以提供大气模型参数以及目标纹理材质.     

红外景像模拟器

介绍了红外成像制导半实物仿真系统中红外景像模拟器的组成和工作原理,对其关键技术动态红外景像生成技术进行了综述,并分析了几种应用较多和极具潜力的动态红外景像生成技术,如电阻阵列、液晶光阀、激光二极管阵列以及基于数字微镜器件的景像生成技术,指明了各种方法的优缺点和目前所达到的水平。最后指出了红外景像模拟器的一些性能参数,并阐述了对其性能进行评估研究的必要性。     

动态红外景像模拟技术

为了能在实验室内对红外成像制导系统进行在线实物仿真,以减少大量耗时费力的外场试验,需要相应的动态红外景像模拟器,它能产生不同时间和环境条件下二维目标与背景的动态红外辐射景像。本文描述了动态红外景像模拟器的性能评价指标、多种实现方法及特点。动态红外景像模拟技术不仅适用于红外成像制导系统的在线实物仿真,还可用于热成像系统和光电对抗系统的实验室评价。     

基于场景模型的热红外遥感成像模拟方法

为实现升空后运行的卫星的整体性能处于最佳状态,通常在卫星发射前,采用计算机仿真的方法对从地表到影像获取的整个遥感物理过程进行模拟.针对现有模拟方法不能全部采用辐射传输、成像等物理模型,实现大场景、复杂地表覆盖情况下的热红外遥感成像模拟,在基于场景模型的热红外遥感成像模拟基础上,将模拟系统分为地表场景模拟、大气作用模拟及传感器成像场景,重点对模拟各场景所涉及的物理模型和算法进行了综述和分析,并初步构建了大场景、复杂地表覆盖下模拟的技术框架,是对热红外遥感成像模拟的一种全新而有益的尝试,对相关研究工作也有一定参考价值.