红外仿真中的海面辐射模型

作为海面目标的主要背景,海面的红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。建立了三种海面辐射计算模型:漫射灰体、平静海面和波浪海面,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求比较分析了三种模型的计算结果。结果表明,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,波浪的影响不可忽视,必须采用波浪海面模型模拟海面辐射亮度。

红外仿真中的海面发射率模型

海面作为舰船的主要背景,其红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义。介绍了三种海面发射率的计算模型:灰体模型、经验模型和理论模型,并针对红外仿真中舰船辐射场和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求,分析比较了它们的计算结果。结果显示,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而在模拟海面背景红外热像时,在天顶角较大的情况下必须使用理论模型。

装甲车辆与地面背景的热交互作用及红外仿真

为了全面揭示装甲车辆与地面背景之间热交互作用对地面背景温度以及红外辐射特性的影响,建立了装甲车辆和地面背景的温度和红外辐射特性的模型,重点考虑了装甲车辆与地面之间的传热。通过对地面和履带相关力学关系的引入,建立运动车辆和地面之间热学以及力学的模型,采用了动网格方法对车辆目标在运动后对地面所产生的沉陷现象及在地面上留下的热痕迹进行模拟仿真。基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,计算了车辆在3种不同状态下与地面背景之间的热交互作用及红外辐射特征分布,并比较了模拟温度与实验测量温度的误差,验证了模型的精度。仿真结果表明:该方法对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有十分重要的意义。

红外仿真变焦光学系统设计

针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题，提出采用变焦距投影系统的五轴转台仿真方案，使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可以采用同一套仿真系统进行仿真测试，提高了仿真系统的效费比。分析了红外半实物仿真用变焦光学系统的特点，设计了（8～12）μm波段衍射受限红外变焦光学系统，系统入瞳直径80mm，变倍比为3．0，弥散斑直径小于50μm。

基于Vega粒子系统的飞机尾焰红外仿真

飞行器尾焰的红外辐射研究对于红外预警和红外制导有着重要的意义。对飞机的高温尾焰的红外特性进行了深入研究,定量分析了尾焰的流场分布模型和红外辐射的计算,研究了粒子系统的理论和图像生成过程,最后提出了在Vega平台上应用粒子系统仿真尾焰红外效果的一种新方法,具体分析了仿真流程并给出了仿真结果。仿真结果证明提出的方法简单并且有较高的逼真度。

基于Unity3D的改进实时红外仿真系统

基于红外物理基础理论和自然场景仿真理论.通过改进已有算法以满足红外仿真系统中的实时性和准确性2个基本要求.提出基于Unity3D的改进实时红外仿真系统.首先探讨并修正了部分零视距离辐射计算模型和影响温度场的主要计算模型,在计算中考虑太阳赤纬角,改进经验公式,提高了计算的准确性;然后在讨论了热源放置和热传递计算问题之后.在红外仿真中考虑物体不同材质特性对红外效果的影响.使得绘制结果更为逼真;最后借助GPU对不同场景对象多角度下的红外辐射灰度进行并行计算.提升计算速度.该系统基于Unity3D游戏引擎.可以构建包含多种目标对象的红外场景,如植被、建筑以及车辆;重建的三维场景仿真效果图与实地拍摄的真实红外场景图像高度相似.仿真实验渲染速度达到30帧/s,基本满足实时性计算要求.

基于红外仿真的接口体系及关键技术

介绍红外目标／背景仿真系统控制接口体系结构、关键难点及其解决技术。

基于海洋背景的舰船及其尾迹红外仿真研究

针对舰船目标红外仿真的需求,对红外仿真的流程及关键技术进行了研究。论文简要介绍了一种基于海洋背景下的舰船及其尾迹的红外仿真方案。利用将物理信息模型与几何模型绑定的方法,充分运用GPU的着色器技术实现红外辐射并行实时计算,有效提高了红外场景生成的实时性。论文将温度场的实时计算放入GPU中,可实时实现由温度变化引起的目标辐射能量的变化。同时,论文提出一种尾迹建模方法,提高了整个场景的真实性。红外仿真结果尚能令人满意,为红外成像的仿真及演示提供了一种有效的手段。

飞机及尾焰的红外仿真

为了简单易行地实现飞机及尾焰的动态红外实时渲染输出,设计并建立一种基于Vega平台的简化飞机尾焰粒子特效模型。介绍Vega仿真技术,并详细说明目标建模、尾焰建模和温度变换3个关键技术,经过合理地设计Vega Lynx界面Special Effect模块参数,建立飞机尾焰粒子特效模型,并通过对飞机几何模型进行区域划分和经验温度赋值来模拟飞机蒙皮温度场分布,同时针对Vega红外能量量化范围的局限性,对目标温度进行变换处理,最终通过仿真应用程序给出飞机及尾焰的红外渲染结果。仿真结果表明:该方法简单易行,有较高的逼真度,满足多数仿真的应用要求。

基于OpenFlight API的建筑物场景自动建模及红外仿真

针对建筑物场景红外仿真真实性差、对国外软件依赖性强的现状,提出了一种新的适用于大规模建筑物场景自动建模及红外仿真的方法。该方法利用Google Earth提供的高分辨率航片中的阴影和地形信息,结合OpenFlight API自动建立建筑物场景三维模型,解决了数字高程数据、楼层数据缺失条件下的建模难题;通过对航片中不同城市地物的分割建立材质标号图像,利用理论分析的方法建立了建筑物场景中不同地物的红外辐射特征方程,离线生成了零视距红外纹理,并增加大气以及探测器作用效果,提高了红外场景的描述细节和真实性。

基于Vega的红外仿真的优化和评估

借助于三维实时视景仿真软件Vega的红外模块研究了自建模型的红外效应。介绍了红外仿真原理,给出了详细的红外仿真流程,并详细分析了仿真结果。根据项目对仿真精度的要求,提出了优化仿真过程的方法。结合Vega的底层映射机理提出更为精确的长波波段下的辐射量灰度映射关系,同时通过TMM的纹理材质映射关系改进,得到更为符合实际的材质反射率计算公式,并为仿真系统重建了传感器模型,使得仿真模型的辐射量偏差缩小为1.145%～3.358%。此外,初步探讨了仿真系统的校核、验证和确认技术(VV&A),并对仿真过程做了全生命周期的可信性评估,为进一步研究仿真系统的可信性评估提供了参考。

衍射光学在红外仿真光学系统中的应用

依据衍射光学原理制作的衍射光学元件具有波前任意调制的特点,适合于红外仿真光学系统中高精准的波前位相校准,能够增大系统出瞳口径和距离,其中谐衍射透镜宽广谱消色差特点适用于共口径多波段图像融合仿真技术;另外制作基于衍射光学原理的各种物理干扰器件,可以达到很高的效率,解决仿真过程中大能量的要求。

半实物红外仿真及目标计算机控制接口

介绍红外目标／背景仿真的计算机及其接口控制系统，对总体、硬件及软件作了描述。

多功能红外仿真车及其测控系统

介绍了新研制的多功能红外仿真车 ,阐述了该车的功能 ,测控系统的工作原理及软件、硬件组成 .由于将计算机测控系统设计成两个部分 ,通过无线数传模块完成两部分的信息交换 ,较好地解决了红外仿真车准确、实时复现真实目标红外总辐射出度与造价间的矛盾 .该仿真车集中体现了计算机测控技术、无线通信技术、红外辐射测试技术以及多光谱热物性测试等技术的综合运用 ,在现代化的防御战争中 。

红外仿真中像面最大温差的计算方法

针对红外仿真系统中杂散辐射会影响模拟像面温度均匀性的问题,提出了像面温度偏差这一概念,并给出了像面最大温度偏差值的计算方法。建立了用于计算像面最大温差的红外仿真系统简化模型。定义了能反映像面温度变化的局部辐照度偏差系数。推导了局部辐照度偏差系数与像面最大温差的表达式,给出了红外仿真系统像面最大温差的一般计算步骤。通过实际算例演示了该计算方法,并设计了验证实验。结果表明,测试得到的像面最大温差均在理论计算数值范围内,从而验证了该方法的正确性和有效性。

基于Fluent二次开发的装甲车辆红外仿真

针对Fluent软件的优点及其在装甲车辆红外仿真的局限性,用VC++开发工具,通过VC平台向Fluent发送命令、Fluent向VC平台进行信息反馈的方式,编制了装甲车辆红外仿真程序,成功实现了在程序中加入热模型、地面背景计算模块等Fluent软件不具备的,但是对于车辆红外仿真却是必要的功能,最终形成用于车辆红外仿真的较方便、全面的模拟计算程序.研究结果表明该系统设计是切实可行的.

目标三维场景建模与实时红外仿真技术研究

针对景象匹配系统对红外图像实时性的要求越来越高的特点,提出了基于目标三维场景的实时红外仿真方法。首先,设计了红外场景仿真的总体方案;其次,对材质红外图像计算、红外图像数据库建立、基于全球三维场景的实时红外场景建模三个关键技术做了初步实现;最后,结合红外场景仿真方案完成了系统。实验结果表明:该方法生成的红外图像与实拍红外图像的变化规律基本一致,从而为实时制备红外基准图提供了一种有效途径。

基于帕尔帖效应的红外仿真屏驱动电路

为了提高基于帕尔帖效应的红外动态景像仿真屏的工作效率,根据仿真屏的工作特点设计了一种驱动电路。首先对半导体器件的工作原理进行介绍;其次就当前驱动技术进行分析比较;然后通过对半导体器件的工作性能分析,提出了一种适合红外仿真屏的驱动电路。经过理论分析及其验证得出结论:该驱动电路下的仿真屏其显示具有高分辨率、高占空比、无闪烁、均匀性良好的优点。

基于直方图分析的红外仿真图像验证方法研究

红外仿真图像的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,红外仿真图像的验证方法研究具有重要的意义。本文提出一种基于灰度直方图的红外仿真图像验证方法,并建立了验证评价综合指标,该方法采用一维直方图研究红外仿真图像的亮度、对比度和信息量,以验证辐射亮度和辐射对比度的准确性;通过二维直方图研究图像像素之间的灰度空间关系,验证仿真图像的像素空间相关性。实验证明,该方法适合对红外仿真图像进行客观质量验证评价,进而可评价辐射模型和图像生成算法的真实性和有效性。

基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法

海面舰船目标是维护我国海洋权益、保卫主权的重点防范目标。本文提出基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法,该方法在对海面舰船目标三维建模的基础上,利用OGRE渲染引擎实现不同成像条件下的红外仿真和场景漫游功能。首先,建立舰船目标三维几何模型,将其划分为不同区域,建立目标红外辐射温度计算模型,生成舰船各部分红外纹理。然后,考虑大气衰减效应,生成DDS格式的大气透过率和大气辐射纹理。最后将各类纹理传至OGRE渲染机制,完成场景渲染及漫游功能。对不同时间和不同视距下的舰船目标进行红外仿真,结果表明该方法能够生成不同成像条件下的三维红外场景,满足实时性要求,具有一定的应用价值。