红外目标模拟仿真系统中定向镜的模型参考自适应控制与仿真

本文采用分析动力学方法建立定向镜系统的数学模型,利用模型参考自适应理论设计控制器,通过与常规反馈控制方法的比较,极大降低了定向镜系统在低速运行状态时摩擦力矩引起的误差,满足了低速跟踪精度的要求,明显地消除了死区影响,提高了系统低速运行平稳性。保证和提高了红外目标模拟仿真系统的仿真精度和实验结果的置信度。

红外制导半实物仿真及目标模拟器研究

导弹仿真技术为红外制导导弹提供了一个精确、可控和可重复的试验条件,而半实物仿真作为仿真技术的一种,除了可以提高系统的研制质量以外,还可使无法准确建立模型的实物直接进入仿真回路,并可直接检验制导控制系统各部分功能。利用红外目标模拟器系统,可为导引头性能测试提供一种方便、可行、价廉的实验手段,可提供不同气象条件、不同背景下的不同目标的红外特征,以便较全面地测试导引头的各种性能,并可节省大量的实验经费。针对红外制导导弹的半实物仿真系统进行了概述,并结合具体示例介绍了红外制导导弹半实物仿真系统组成。详细论述了一种带一个目标和两个干扰的点源红外目标模拟器的原理与实现。

红外多目标复合仿真光学系统设计

基于透射式复合投影以及微透镜阵列扩束设计了适用于1～3μm和3～5 μm波段的红外多目标复合模拟器的光学系统.该模拟器的干扰光路采用透射式复合投影并利用微透镜阵列完成扩束.此外,采用前无焦系统和后聚焦镜组结合的方式,通过在平行光路中引入平面耦合镜,实现了目标和干扰光路共用一套投影系统.设计过程对目标光学系统、干扰光学系统和主投影光学系统分开优化,之后对系统进行整体优化.该系统入瞳距为200 mm,视场为±4°,全视场调制传递函数（MTF）在20 lp/mm时大于0.6,接近衍射极限.文中分析了加工装调完成后光学系统的实测MTF数据,结果表明,MTF在20 lp/mm时大于0.3,完全满足应用技术指标.该系统已成功应用于新型红外目标模拟器,对未来红外仿真光学系统的设计有参考意义.

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。

基于MOS电阻阵的红外目标模拟生成系统

为满足红外成像制导导引头的测试和半实物仿真试验,提出了一种高对比度红外面源目标模拟器方案。模拟器包括图像生成计算机、图像修正计算机和MOS电阻阵逻辑控制及驱动器,通过光纤构成分布式系统。图像生成计算机接收弹道仿真计算生成的弹目相对运动参数,生成红外场景图像,通过光纤网传送到图像修正计算机,对数据进行非线性、非均匀性修正,利用机内PCI图像数据传输驱动卡将数据传输到安装在转台上的MOS电阻阵逻辑控制及驱动器;该驱动器产生MOS电阻阵温度控制信号和的时序逻辑,驱动MOS电阻阵产生200Hz的红外图像。该方案已经在成像导引头测试中得到验证,导引头可清晰成像并稳定截获生成的红外目标。

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。

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可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。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。

红外双波段目标模拟器方案与光学系统设计

通过对传统双波段目标模拟器的工作原理进行分析,针对其结构复杂以及生产成本较大的问题,提出一种只使用一套景象生成器和投影系统的双波段目标模拟器设计方案。利用分振幅的方法,通过滤光片和遮光片的遮挡滤光作用使2个波段的能量按特定的比例透过,在特定的积分时间下,探测器探测到2个波段的能量比不同,以此模拟不同红外目标。对设计方案中的投影系统进行光学设计,光学系统属于透射式,工作波段在3.3μm^3.8μm和4.4μm^4.8μm,F数为3.2,半视场角为1.1°,系统分辨率达到10lp/mm,对300K^3 000K的黑体、灰体或选择体均可实现红外目标的模拟,同时模拟器产生的辐射能量也大于探测器探测到的最小能量,设计方案可行。

红外目标模拟器校准系统的研制与应用

采用标准辐射和红外目标模拟器的辐射交替折转进入红外光谱辐射计的方法 ,研制的红外目标模拟器校准系统可以对红外目标模拟器进行直接校准 .该系统由标准准直辐射源 ,光束偏转装置和红外光谱辐射计组成 .标准准直辐射源由工作温度为 5 0℃～ 10 5 0℃的标准黑体和口径 30 0mm的离轴抛物面作主镜的准直光管组成 .光束偏转装置由口径 4 6 5mm的反射镜和定位精度 5″的转台组成 .红外光谱辐射计采用圆形渐变滤光片CVF对入射的辐射分光 ,3个光谱工作区间为 1μm～ 3μm ,3μm～ 5 μm和 8μm～ 14 μm .3个区间的测试数据显示了最小可校准的光谱辐照度低于 10 -11W/cm2 ,系统的相对标准不确定度为 2 % .

双向大视场消畸变低温红外目标模拟光学系统设计

为了选择合适的低温红外目标模拟光学系统,针对国内现有离轴三反射光学系统多存有弧矢视场较大,子午视场很小的问题,本文基于光学系统对称性法则,设计了子午和弧矢都为5°,波长为3～5μm的矩形双向大视场离轴三反系统,其焦距为400mm,F#为8。利用光学系统结构参数和反射镜的非球面系数,调整三镜的偏心及倾斜来消除畸变及其它像差,系统光学传递函数在6.5lp/mm时优于0.71,全视场均方根波像差达到λ/250,均方根最大弥散斑半径不超过7.0μm,达到衍射极限。另外,系统在各个谱段全视场范围内的最大畸变量小于0.04%。设计的系统可用于红外及可见波段,成像质量均良好。

红外目标模拟器及校准系统性能参数研究

介绍了红外目标模拟器，对一种离轴抛物面反射镜式红外目标模拟器的工作距离和工作区的辐照度进行了计算，导出了红外目标模拟器校准系统采用光谱选择性和非选择性探测器时的噪声等效温差（ＮＥＴＤ）方程。

掠海红外动态点目标图像仿真系统

建立了一套掠海红外动态点目标图像仿真系统。根据红外搜索与跟踪(IRST)系统的图像数据量大、目标数量多的情况,采用软件和硬件相结合的方法解决实时仿真的问题。针对远距离动态红外点目标的特点,以仿真红外点目标、小目标为主,建立了既简洁又符合实际情况的基于高斯分布的背景灰度模型和动态红外点目标灰度生成与运动轨迹生成模型。通过人为调整均值和方差使所产生的仿真背景灰度信号可接近于实际观测到的真实红外图像信号,能用于检测IRST系统对极限背景噪声条件下的信号处理和目标提取能力。该系统的研制确保了测试IRST系统性能指标的有效性,降低了测试成本,缩短了IRST系统的研制周期。

红外目标与干扰模拟器光学系统研究

介绍了带有两个干扰的红外目标与干扰模拟器的光学系统 ;它采用两个黑体分别作为红外目标和干扰模拟辐射源 ,通过两个摆镜产生两个不同方向、不同速度和不同时间的干扰。

红外热成像静态目标特性仿真系统

文章根据红外热成像装备战术性能指标评价的实际需求,提出了一套满足我国军品科研管理程序的静态目标特性仿真系统方案,以实现战术指标的实验室评价,及建立战术指标与技术指标之间的定量关系,并根据该方案对本系统进行了设计实现。

声纳目标模拟系统设计与仿真

为快捷检测声纳系统工作状态,在分析水下目标回波特性的基础上,以十字阵为例推导了水下目标运动轨迹公式、回波仿真模型及噪声仿真方法。在VC++环境下开发声纳目标模拟系统的仿真软件。通过与声纳系统的联调,给出仿真数据与实测数据的对比结果,数据误差在声纳系统允许范围之内。试验结果验证了设计方法的有效性。

基于棱镜的红外目标模拟器光学系统研究

针对某型装备测试仿真用中波红外目标模拟器,研制配套透过率高、空间均匀性好、结构紧凑的高性能红外光学系统,以满足模拟器总体设计指标和具体使用需求。根据DMD核心器件红外光调制工作原理,采用了基于TIR(全内反射)棱镜的中继光学子系统,从DMD转动夹角的限制出发,利用光学全反射定理,采用最小的角度空间设计,用一对光学棱镜使照明系统入射的光线与DMD反射的光线分开,在折衍混合式红外成像光学子系统设计匹配下,该光路系统相比反射式光路镜组结构紧凑,相比透射式棱镜方式能量透过率高。在经过光路设计仿真验证的基础上,开展了光学机械设计和研制加工及测试,最终红外光学镜组成功应用到红外目标模拟器研制中,满足了模拟器总体指标体系要求和使用需求,取得了良好效果。

红外目标模拟器动态校准系统光学系统设计

基于红外目标模拟器动态校准系统的应用场景,分析了动态校准系统光学系统的设计特点,指出光学系统应选择折反式二次成像光路结构。基于经典的光学系统无热化原理,以光机材料精密搭配与计算为基础细化了该折反式光学系统的无热化方法,基于该方法设计了F/2、焦距370 mm、工作波段3.7~4.8μm、总长为182 mm的光学系统,光学系统采用512×512、15μm×15μm规格的斯特林制冷式探测器,光学系统在-40~60℃范围内成像质量接近衍射极限。建立了光学系统鬼像和冷反射分析模型,分析结果表明:光学系统杂散光抑制能力较强、性能优异,满足红外目标模拟器动态校准系统在复杂恶劣环境下的使用要求。

光学机械式红外目标仿真系统中的距离效应模拟

介绍了光学机械式红外半实物仿真系统距离摸拟的原理,对其实现机构进行了精度分析,最后对改进方案提出了设想。

精密转台在红外目标模拟器校准系统上的应用

在红外目标模拟器校准系统上应用精密转台 ,使红外目标模拟器校准系统的布局合理 ,并具有更高的辐射校准准确度。由于用精密转台替换了平移台 ,待校准的红外目标模拟器可以不受体积和型号的限制。精密转台直径为Φ60 0 mm,放置的大平面反射镜口径为Φ 465 mm。对精密转台的重复定位误差 ,可从红外目标模拟器校准系统设定的辐射校准不确定度导出。采用分段比例控制的方法 ,精密转台的定位准确度达到了 5″

红外成像目标模拟器方位系统的对偶自校正PID控制

红外成像目标模拟器方位系统是一参数快时变系统 ,针对该系统的具体情况 ,提出了一种对偶自校正 PID控制器 .在每一自适应步 ,通过谱分解得到最优 PID参数 ,然后基于双重指标进行对偶校正 ,得到一种既保持对偶效应 ,又十分简单易行的对偶自校正 PID控制器 ,成功地消除了传统自适应控制系统的“关断”、“终止”和“猝发”等现象 ,收到了良好的控制效果 .该控制器适于参数随机变化或快时变系统 .