多模长波红外成像系统在无人驾驶飞机上的验证(上)

1998年7月,侦察、红外监视、目标捕获、第二代技术(RISTA Ⅱ)传感器被装在一架无人驾驶飞机上在加利福尼亚州的罗伯特营和京特李盖特堡的上空进行了飞行试验。FISTA Ⅱ验证系统由一个长波红外成像器、一条数字链路和一些地面处理设施(GPF)构成,后者包括一个辅助目标辨识器(AiTR)、一些数据存储器和操作人员工作站。图像系统在无人驾驶飞机上经过压缩后通过一条每秒10.71 Mbit的数字数据链路传送给地面处理设施。从地面处理设施中挑选的图像通过一条T1通信链路(每秒1.5Mbit)以近实时的方式传送给弗吉尼亚州罗斯林的观察人员。传感器以不同的扫描和成帧方式操作。传感器的手动和自动瞄准都得到了验证。共进行了7次飞行,飞行的高度达 7500m,距地面处理设施的距离达60 km。对许多军用和民用的适用性已得到验证。

多模长波红外成像系统在无人驾驶飞机上的验证(下)

3.2地面部分的安装 这一节介绍地面部分的安装:地面部分的体系结构、任务监视器和传感器的控制.

长波红外高光谱成像系统的设计与实现

针对长波红外高光谱系统背景辐射强以及信噪比低的特点．设计了能有效抑制背景辐射的长波红外精细分光光谱成像系统。利用杂散辐射分析软件，对系统进行了背景辐射分析，包括全波段各辐射面源对背景辐射的贡献分量、各光学通道的背景辐射、机械内壁吸收率对背景辐射的影响、以及光机内壁温度对背景辐射的影响。主要通过制冷光机系，统的温度、抛光亮化处理光谱仪的内部表面，降低系统的背景辐射。搭建了一套地面实验装置，该系统光谱范围为7．7～9．3p,m，光谱分辨率为54nm，空间分辨为0．75mrad，推扫式成像。整机的测试结果表明，系统的光谱分辨率（SRF）达到了预先设计的要求值，低温150K时，系统的噪声等效温差NETD接近300mK。

变间隙法布里-珀罗干涉式长波红外光谱成像系统

干涉式长波红外光谱成像技术以其独特的工作原理和谱段特性,在众多领域具有广泛的应用前景。为解决仪器小型化、轻量化问题,研究了一种基于变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉仪的新型长波红外光谱成像系统。在分析系统工作原理的基础上,研究了确定F-P干涉腔两反射面的反射率、变间隙干涉腔的楔角等主要参数的理论依据;搭建了实验系统,得到了整个装置对黑体宽波段热辐射的响应;通过将系统测得的聚丙烯薄膜的透过率曲线与高精度光谱辐射计测量结果进行比较,结果显示系统光谱分辨率满足理论设计要求。研究表明:该系统能够有效满足长波红外光谱成像系统的轻便化、小型化的需求。

折/衍混合长波红外凝视成像系统的杂散光分析

对含有一个用金刚石车削技术制作的衍射光学元件(DOE)的折/衍混合长波红外(LWIR)凝视成像系统进行了杂散光分析。利用Light Tools软件对DOE的不同衍射级次、光学表面多次反射、镜筒内壁反射等主要杂散光源进行了模拟和分析,对6种二次反射的模拟结果表明,对归一化的光源,理想光路的像面辐照度为100W/mm2,每种二次反射会给像面带来0.01W/mm2的辐照度;反射率为10%的镜筒内壁给像面带来的辐照度为0.01W/mm2。利用该LWIR凝视成像光学系统进行了相关实验,实验结果证明了上述分析的正确性,表明该项分析有利于对LWIR凝视成像系统光学性能的进一步理解和杂散光的抑制。

512×6TDI长波红外探测器成像系统参数测试研究

长波红外成像系统以512×6TDI探测器为核心器件,联合旋转扫描镜转动实现大范围场景观测。参考红外焦平面阵列测试的国家标准GB/T 17444-2013,对512×6TDI长波红外探测器成像系统的主要性能参数进行测试。测试参数包括响应率、响应率不均匀性、噪声电压、噪声等效温差、有效像元率、动态范围等。介绍了各个参数的测试方法,总结参数测试的顺序流程,研究了不同的测试条件对测试结果的影响。参数测试中利用Matlab软件进行数据处理分析,为了使测试方法具有更好的扩展性和移植性,在软件编程时应注意模块化、可视化设计。文章还探讨了将参数测试算法模块嵌入成像系统的图像采集设备中进行在线自动化测试的可行性。

基于长波红外成像系统的红外辐射特性测量方法

地基红外成像系统是靶场领域实现目标跟踪、实况记录成像的重要成像设备之一。配有高性能红外辐射定标系统的地基长波红外成像系统,可对低温以及常温目标实现高精度辐射特性测量。通过建立制冷型红外辐射特性测量系统的辐射测量模型,在7.7~9.3 m长波波段利用某光学口径为600mm的长波红外辐射测量系统实现了对目标的高精度测量。实验结果表明,辐射测量的精度为16.81%,能满足靶场对高精度辐射测量的要求。

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。

宽幅长波红外高光谱扫描成像系统的设计

为了满足宽幅长波红外高光谱成像需求,基于光导型碲镉汞线列探测器和平面闪耀光栅,提出了一种在长波红外8~12.5 m范围内具有150个连续波段、30°成像视场角、基于地面应用的低成本、轻小型高光谱扫描成像系统的设计方法。该系统由光栅扫描机构和视场扫描机构组成,两机构同步控制以实现精细分光和宽幅成像功能。推导了光栅扫描角度与探测器接收单色光的波长、视场扫描角度与成像视场角间的关系式。在分析扫描系统扫描定位精度的基础上,设计了一套以步进电机为运动核心,采用"摆扫定位+停止成像"工作模式的扫描系统。实验表明,该扫描系统可满足系统视场定位精度及分光精度的要求。获取的硅碳棒在长波红外波段的发射光谱曲线表明该系统的设计合理有效。该扫描系统的设计方法对长波红外高光谱系统的设计具有一定的指导意义。

红外成像系统的设计、分析、建模和测试XVI

1．二维可见光图像与三维可见光图像在识别手持式危险物体方面的性能比较（特邀论文，K．Krapels，美国海军研究管理处）

红外成像系统：设计、分析、建模和测试Ⅶ （SPIE Vol.4372）

一、测试 1.用双狭缝方法测试红外传感器的性能(A.N.de Jong等,荷兰TNO) 2.“灰背隼”(Merlin)测辐射热计摄像机的定标(W.J.Green等,美国琼斯霍普金斯大学) 3.高密度红外焦平面的表征/测量软件(C.F.Walmsley,英国Walmsley微电子公司)

红外成像系统:设计、分析、建模与测试Ⅺ

一、成像系统的定标与认证1.多光谱热成像仪原始性能的鉴定(特邀论文,P.G.Weber,美国圣地亚国立实验室)2.用于微型卫星恣态控制的非致冷微型地平仪 (G.Soto-Romero等,法国系统结构与分析实验 室)

红外成像系统:设计、分析、模型化和测试X

一、环路中有人时的目标捕获Ⅰ1.在借助于演变学习的红外图像上进行探测性能预测(L.I.Votcu等,美国I-MATH联合公司)2.利用前视红外目标捕获模型评估搜索与探测问题(T.J.Horrigan,美国雷锡恩导弹系统公司)

红外成像系统:设计、分析、建模和测试XV

最小可分辨温差测量的不确定性（Stephen F．Sousk等）

红外成像系统的设计、分析、建模与测试ⅩⅦ

一、建模Ⅰ 1．在活动目标探测中作为性能系数的横过眼睛的角距离（B．L．O’Kane，美国陆军夜视与电子传感器管理局）

几种工作模式的微扫描成像系统的理论建模和仿真

在分析微扫描技术成像过程的基础上 ,利用象素传递函数 (PTF)对 1× 1、2× 2、3× 3和 4× 4这几种工作模式的微扫描系统进行了成像理论建模和计算机仿真 .

一种折反二次成像式长波光学系统的杂散光抑制

讨论了一种折反二次成像式长波红外光学系统的杂散光抑制方法,该光学系统采用R-C反射式结构和二次成像光路,用于小型低成本红外成像制导系统。利用LightTools软件仿真找出光学系统中的主要杂散光来源和传输路径,结合仿真分析结果设计出了合适的机械拦光结构。然后在LightTools中建立了光学机械结构模型针对杂散光抑制进行了迭代设计,并对杂散光抑制效果进行了仿真验证。设计的光学系统加工、装配完成后进行了太阳杂散光抑制试验,仿真和试验结果表明:太阳夹角7°以外不存在杂散光干扰,可以满足系统杂光抑制要求。

5^×光学补偿长波红外连续变焦物镜系统

介绍了一个变倍比5×的长波红外连续变焦物镜系统的设计结果,该系统采用光学补偿的变焦方式。光学系统的F#和探测器的相匹配,恒定为2,冷屏效率100%。对4个视场严格校正了像差,各个视场的MTF曲线均接近衍射限。采用二次成像方式对光学系统的横向尺寸进行了约束,通光孔径被约束在φ134 mm以内。为了进一步减小系统的轴向尺寸,对系统的光路进行了折转。光路折转两次后,系统的体积约为290 mm×165 mm×140 mm。

弹道导弹防御动能拦截弹红外成像导引头仿真系统与技术的发展

经过20多年的发展,美国已经建成了动能拦截弹半实物仿真系统(KHILS)、标准-3动能拦截弹头半实物仿真系统和导引头试验系统等各具特色的动能拦截弹红外成像仿真系统,用于动能拦截器半实物仿真和动能拦截器红外导引头设计、试验与评估。综述了这3种动能拦截弹红外成像仿真系统,分别介绍了这3种红外成像仿真系统的发展背景、主要用途、系统结构和特点,并着重阐述了它们的高拟真度目标和背景信号特征模型以及先进的实时三维景象生成系统和高拟真度红外场景投影器的发展情况。

一种工作于长波红外波段的40^(×)成像物镜设计

为了同时满足热成像领域高分辨率与大探测范围的应用需求,基于机械正组补偿变焦理论,以一款长焦物镜为原型并采用浮动光阑结构,设计了一款高分辨率、高倍率的长波红外成像系统。系统的F数为1.2,变倍比为40×,焦距变化范围为5.86 mm~234.76 mm,无热化温度范围为−40℃~60℃,适配像元尺寸为12μm的长波红外焦平面探测器。