红外成像导引头对隐身飞机探测性能提升途径分析

隐身飞机的出现对现有雷达和红外制导空空导弹的目标探测能力都提出了挑战。由于隐身飞机对雷达隐身的效果优于红外,相对而言,红外制导空空导弹具有反隐身的优势。但红外导引头仍需采取一定的措施以提高其对隐身目标的探测识别能力。本文针对红外成像导引头探测隐身目标能力提升需求,首先梳理了隐身飞机的红外辐射特征,之后根据红外成像导引头探测性能的影响因素,提出了采用双色/多波段成像探测、优化系统工作参数设计、提高成像质量和场景自适应性、采用低信杂比目标检测截获等技术以提高系统对隐身飞机的探测识别能力。

点源干扰下红外导引头成像鲁棒跟踪方法

红外导引头在外部点源干扰下,存在大量噪声信息,在降噪的过程中出现模糊图像边缘信息,导致高频细节信息的丢失,从而影响到红外目标图像的跟踪效果。提出了点源干扰下红外导引头成像跟踪方法。利用似然比挖掘潜在红外目标,目标灰度服从高斯分布原则,通过像素灰度检测图像获得界阈;准确划分目标与非目标特征;并采取自适应双边滤波处理,使特征构建后的红外图像块数据更精准,应用红外导引头成像,在目标框内选取重要特征点,整合监测与跟踪获得的目标框,完成精准红外跟踪。通过实验,证明所提方法可以很好地跟踪目标,跟踪误差较小,鲁棒性好。

用基于指数标度的层次分析法评估红外导弹导引头抗干扰性能

传统的层次分析法通常采用1～9标度量化判断矩阵，由于人为主观因素的影响，可能导致评估的结果不够准确、客观，不便用于红外导弹导引头抗干扰性能的评估。文中主要采用指数标度法对层次分析法加以改进，介绍了指数标度法的原理，根据工程中导弹研制过程划分的3个阶段及各研制阶段相应的测试手段，构建了用于导引头抗干扰性能评估的3层结构，应用指数标度量化判断矩阵，且计算得出判断矩阵是一致最优的，降低了人为主观因素的影响，最后以某型导弹数字仿真数据为依据进行了评估计算加以验证。

空空导弹红外导引头建模与抗干扰仿真

为满足战斗机红外系统攻防对抗作战与训练的仿真需要,对多元探测器导弹攻击的全过程进行建模仿真。提出基于时域波形特征分析的目标识别建模技术,提高了导弹仿真结果的可信性。分析导弹抗干扰技术,建立导弹运动与制导通用计算模型,通过导弹的飞行速度特性和可用过载共同确定导弹运动特征,既简化了运算,又提高了精度。计算了导弹在典型攻击条件下的攻击区。通过多次计算验证,表明快速生成的攻击区特性与导弹真实攻击区特性基本一致。

红外导引头稳定平台主框架拓朴优化设计

为了提高红外导引头稳定平台动态性能,减小振动环境对其稳定精度和光电载荷成像质量的影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,利用NX/TOSCA软件,以刚度最大化为目标函数,以体积比约束为设计响应约束,对红外导引头稳定平台主框架进行了拓扑优化设计。对比分析了经优化设计和经验设计的主框架结构形式的刚度及模态振型。结果显示,经拓扑优化的主框架在动态性能有所提高的情况下,结构质量大幅地减小,最大变形量由3.2μm减小到2.8μm,一阶固有频率由1 567 Hz提高到1 953 Hz,质量减小32.4%,有利于导引头轻量化水平的提升和整机性能的提高。最后,通过振动试验和稳定精度的检测数据验证了主框架的动态性能,说明了拓扑优化结果的正确性,这种拓扑优化方法可为其他重要件结构设计提供帮助。

空空导弹红外导引头技术发展趋势及关键技术

介绍了红外型空空导弹的划代标准,分析了国外第四代空空导弹红外导引头的技术特点。通过回顾红外导弹的发展历程和国外相关红外技术的发展动向,总结了空空导弹红外导引头技术的发展趋势,并预测了未来将重点发展的空空导弹红外导引头关键技术。

四元红外导引头仿真信号源的实现

针对四元红外导引头半实物仿真任务的需要,提出基于“直接信号注入”的动态红外场景生成技术。通过仿真模型计算获得具有目标运动、干扰弹投放及复杂的天空、地物背景组成的动态红外场景信号,直接注入导引头电子舱,来检验和调试导引头各种跟踪与抗干扰算法,而不再需要由黑体、转台及复杂的光学系统组成的目标模拟器。重点讨论基于四元导引头工作原理的红外场景仿真信号的开发,红外场景的建模,并给出实际的工程实现方案。

红外导引头定向扫描方式研究

为了充分利用导引头的探测能力,根据搜索空域的几种指标,针对定向扫描方式,设计了三种扫描方式,对捕获可行性问题进行了初步探讨,给出并分析了仿真结果。

调幅式调制盘红外导引头的主动干扰

为了干扰调幅式调制盘系统,根据调幅式调制盘红外导引头的工作原理,采用数值模拟的方式分析了两种主动干扰红外导引头的方法。结果表明,缓变幅度的干扰辐射会使导引头获得的目标方位信息产生偏差,但无法使目标摆脱导引头的跟踪;而重复频率近似等于调制盘系统调制波形载频的光脉冲会干扰导引头接收到的目标信号,使导引头失去目标。干扰辐射强度近似等于目标辐射强度,即可实现干扰。

红外导引头综述

介绍了红外导引头的基本功能与组成,给出了红外导引头的一种分类方法并综述了其发展现状,最后对红外导引头的关键技术进行了简单分析并对红外导引头的发展趋势作了简单预测。

红外成像导引头虚拟样机设计与仿真系统

虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法;利用虚拟样机可代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估;红外成像导引头涉及光、机、电、控制等多种技术专业范围,虚拟样机设计平台为红外成像导引头设计及仿真提供了虚拟样机环境,可以缩短导引头的开发周期,降低设计成本和风险;主要介绍了红外成像导引头虚拟样机设计与仿真系统的组成、功能、工作原理,并对基于虚拟样机设计与仿真系统的红外成像导引头研制流程进行了探讨;将虚拟样机设计与仿真系统应用于红外成像导引头的研制,可大大缩短其研制周期、降低研制成本。

红外成像导引头及其发展趋势

文章在对红外成像导引头技术国内外研究现状进行分析的基础上,对其关键技术进行了分析和讨论,最后结合美国导弹防御系统中的EKV技术对红外成像导引头技术未来的发展趋势进行了论述,指出了我国红外成像探测技术和红外成像信息处理技术未来的发展方向。

基于多模型的捷联红外导引头隔离度在线补偿方法

以捷联红外导引头的工程应用为研究背景,针对刻度尺误差带来的隔离度问题,提出一种基于多模型(multiple model,MM)的隔离度在线补偿方法。建立了捷联红外导引头隔离度模型,分析了隔离度对导弹制导系统稳定性和制导精度的影响;对刻度尺误差进行离散建模,采用基于MM的滤波算法,实时更新每个模型与真实值匹配的条件概率,得到刻度尺误差的估计值,最后将当前时刻的刻度尺误差估计值代入到制导回路进行在线补偿。研究结果表明,捷联导引头隔离度的存在会削弱制导系统稳定性、降低制导精度,特别在寄生回路正反馈时影响更为严重;所提出的基于MM的隔离度在线补偿方法可较好地实时估计出作用于系统的刻度尺误差,并有效实现了对刻度尺误差引起的隔离度的在线抑制,具有较好的鲁棒性和自适应性,达到了改善制导性能,提高制导精度的目的。

体系对抗条件下红外导引头探测系统建模与仿真

分析了红外导引头探测系统的设计要求,建立了仿真系统的体系结构,描述了各子模块的功能、组成、模型原理,最后在基于组件的一体化建模仿真环境(CISE)下给出了红外导引头探测系统的仿真实现。体现了实战要素对探测系统的影响,为体系对抗条件下红外导引头的建模仿真提供了参考。

红外导引头定向扫描控制研究

针对红外导引头瞬时视场较小的缺点,提出了分行螺旋式定向扫描技术。通过分析扫描周期、发现概率、重叠系数3个技术指标,确定了红外导引头的搜索视场。建立了角度预定回路的数学模型,并设计了基于自适应遗传算法的PID优化控制算法,实现了红外导引头的定向扫描控制。采用阶跃输入方式,在目标指示角为1°时,对角度预定回路进行了仿真,结果表明基于自适应遗传算法的PID控制器具有超调量小、稳态精度高、响应时间短的优点,满足了红外导引头定向扫描控制系统要求。

微小型滚仰式红外导引头光机轴系一体化设计

针对导弹口径微小化的需求,为解决微小型导引头无法全方位扫描的问题,提出一种微小型滚仰式红外导引头光机轴系一体化结构。该光机结构把经典滚仰式导引头两根独立俯仰轴与光机结构本体设计成一体,通过红外探测器固定连接的方式让整体结构更加紧凑并兼具焦距微调功能,在保证成像质量的同时大大减小了光机结构的体积。将建模后的光机结构进行有限元热力耦合分析,在导引头温度、位置和角度等8组极限工作情况下,得到结构件和镜片的热变形。分析结果表明,提出的光机结构满足微小型(80 mm)、抗冲击(10g)和高低温(-40℃~60℃)工作要求,可以预测实际使用时的工作情况,对设计具有重要的指导意义。

一种折反式红外/激光复合导引头光学系统设计

设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度,将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜,主反射镜采用金属抛物面,优化目镜组透镜尺寸,避免光路内部遮挡,利用反射式系统一次像面,配合红外材料选取实现红外通道的光学被动消热差设计;在平行光路中设置平板分光和激光窄带滤光片,提高系统分光效率和透过率。设计结果表明:红外通道特征频率35.7 lp/mm处MTF>0.2,激光线性区为2°,满足系统指标要求。

巡飞攻击导弹红外成像导引头减振技术研究

以巡飞攻击导弹红外成像导引头为研究对象,综合考虑冲击、振动两种主要的力学环境,以减振器静弹性模量为变量,根据冲击、振动环境设计要求确定约束条件,结合弹体提供给导引头的空间尺寸,设计适合本导引头的橡胶减振器。利用ANSYS Workbench有限元分析软件,通过计算导引头在带减振情况下的固有频率及探测器加速度响应的均方根值,对减振器进行减振效果分析,并根据计算结果对减振器参数进行调整。设计出了一种既具有缓冲效果又具有隔振效果的橡胶减振器,使导引头能满足弹体的动力学环境要求,为今后类似结构的缓冲、减振设计提供借鉴。

精确制导武器红外成像导引头控制系统研究

红外成像制导具有导引精度高、抗干扰能力强以及可进行多目标识别与跟踪等特点,目前已成为攻击型无人机、小型战术导弹等制导武器制导方式的发展方向。而红外成像导引头作为整个制导系统的重要组成部分,为了提高其控制系统的动态性能和跟踪精度,设计了一种模糊自适应PID控制器并引入到导引头控制回路中。同时,还分别采用校正网络和PID控制这些传统的改善系统性能的方法与之进行对比仿真研究,结果表明模糊自适应PID控制器较之传统方法使导引头控制系统的动态性能和跟踪精度有了明显的改善和提高。

红外成像导引头技术现状与展望

简要回顾了红外成像导引头的发展史,重点分析了红外成像导引头的技术现状,诸如光学系统、探测器、信号处理模块、实验室仿真和系统测试等,最后结合国内情况,给出了作者的一些见解并指出了下一步的发展方向。