基于VP的三种思想下实现红外坦克目标的仿真对比研究

分析了三种截然不同的红外仿真思想,通过这三种方法的对比,提出了一种基于Vega Prime(VP)的红外仿真改进方法。之后在综合经验数据和热平衡模型的基础上,实现了有/无内热源下的坦克红外辐射场分布。同时给出了关键模块的模拟方法。最后通过三种方法下的仿真实验,模拟出了具有各自代表意义的坦克目标红外图像,通过与实拍红外图像的比较,得出了三种方法的优缺点及适用场合,实验结果真实可靠,有一定的工程应用价值。

虚拟地球场景的可视化建模与仿真

从地球自身模型出发,提出了按季风带划分大气云层实现其转动的新方法。为了提高拟真性,探讨了大气散射的成因,研究了大气散射算法并通过GPU编程实现,最后给出了基于多重纹理混合映射的星空背景模型。实验结果表明,这些方法可以大幅提高整个场景的拟真度,同时具备高实时性。可以被广泛地用于空间作战、探测等仿真任务。

基于3dsMAX/Creator/VP的复杂坦克建模关键技术研究

针对Creator孱弱的建模和贴图能力所产生的模型拟真度不够的问题,以某型坦克作为建模对象,兼顾系统的实时性和拟真性,重点阐述了如何使用3dsMAX与Creator结合的方式制作复杂仿真模型;研究了模型数据库优化、外部引用和实例化等关键技术。利用VegaPrime(VP)自带的转换工具将FLT模型打包为vsb文件,最后使用VP和VC++开发平台,成功地实现了高拟真度坦克的视景仿真,画面帧数达到预期指标,提高了视景仿真节点的逼真性和沉浸感。对其他复杂武器建模应用于视景仿真提供了很多启示。

2D/3D红外坦克目标仿真对比应用

将坦克红外辐射场的分布特性映射为2D和3D两种方式实现:前者将贴图分成若干不同的区域,对这些区域进行材质类的划分,根据这些材质的红外辐射特性进行计算,得到坦克在某一红外波段内的灰度贴图,将这张贴图赋予坦克后反映出正确的坦克红外辐射场的分布;后者根据红外物理学,通过分析影响坦克红外特征的因素,先由数学模型计算出坦克的红外辐射场的分布,再依据计算出的红外辐射场分布完成与模型的临近顶点匹配并进行灰度着色。为了制造更加真实的红外环境,两种方法都使用了同样的大气传输模型和探测器噪声模拟方法。最后,在搭建DMD的闭环回路仿真实验环境下,模拟出了具有各自典型代表意义的红外坦克目标仿真图像。

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芯片的信号解码、图像规格化、同步驱动和脉宽调整等关键技术进行了研究和设计,并采用Sensor-Vision模块实现了基于DMD的红外动外目标模拟系统动态场景实时生成。该模拟器系统各项参数达到设计要求,逼真度高,取得了理想的应用效果。

基于三维模型的飞机红外图像仿真研究

要对红外成像制导导弹攻击飞机的过程进行仿真,需要生成目标飞机的红外图像。当飞机受到导弹攻击时会采取各种机动动作进行规避,这就使导引头所探测到的图像随着弹目距离、飞机姿态而变化,所生成的红外图像必需能够反应这种变化。文章首先根据能量守恒定律和黑体辐射定律,并综合考虑了大气透过率、光学系统透过率和探测器响应率的影响,推导了导引头探测器接收到的飞机红外辐射功率计算公式,利用该公式计算出所建飞机三维模型每个面的辐射功率,并将其转换为红外灰度值,最后利用OpenGL技术直接对飞机三维模型进行操作,以实现各种位置、姿态下三维飞机模型到二维图像的转换,并用光学系统的点扩散函数与输出的图像进行卷积,最终得到反映光学模糊的飞机红外图像,最后开发了红外图像仿真软件,利用该软件生成了几种不同位置、不同姿态下的飞机红外图像,并对其进行了分析。

飞机目标的红外建模与探测器成像

基于红外物理学、热传递学,分析了飞机飞行过程中的主要辐射源。运用商业软件FLUENT,计算得到了飞机温度场和辐射场分布。综合大气透过率、探测器响应等因素影响,推导导引头探测器的基本数学模型。最后在搭建OpenGL软件平台的基础上,通过实验得到了导引头探测器接收到的飞机红外辐射图像。

128×128像元MOS电阻阵非均匀性校正算法研究

MOS电阻阵非均匀性校正一直是基于MOS电阻阵的场景产生器研究和发展的关键问题和前沿技术。在对128×128像元MOS电阻阵实验的基础上,分析了其非线性和非均匀性产生的原因,并提出了非均匀性校正算法。首先在MOS电阻阵中覆盖矩阵栅格,建立线性修正表格,然后通过采集校正后数据建立补偿表格,迭代这个修正过程完成校正补偿工作。实验结果表明非均匀性校正算法可行,校正后的红外图像均匀性有较大提高,较好地满足了红外成像制导仿真需求。

无人机动态RCS测量及数据统计分析

以某无人机的动态RCS特性作为研究对象，设计了无人机的测试飞行航路，应用非线性最小二乘估计方法，对采集到的无人机动态RCS试验数据进行X^2分布和对数正态分布模型的参数估计，降低了测量噪声对统计模型参数估计的影响，较为理想地解决了数学统计模型参数估计中试验数据测量噪声的影响，并对某无人机的动态RCS统计分布特点做了分析。

基于回路的MOS电阻阵单像素红外模型建模方法研究

MOS电阻阵目前在红外仿真领域有着广泛的应用和重要的作用。作为红外半实物仿真链路中的核心器件,其成像效果直接关系到最终仿真结果的准确度和置信度。目前的红外仿真数字信号进入电阻阵后会产生一系列图像退化和耦合失真问题,因此需要从MOS电阻阵的成像机理出发,分析其成像原理及能量传递过程,针对单个像元建立符合其自身物理特性的过程及辐射模型。通过输入信号与输出信号的函数关系来量化和验证模型的准确度和置信度。这个模型作为MOS电阻阵的基础模型对未来研究更大规模电阻阵的耦合特性、反向模型及非均匀性校正均有重要的理论基础和实际工程应用价值和意义。