基于DMD的红外场景模拟器图像数据传输和分割存储方法

分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响,并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件,具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1024×768的8位灰度图像,而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70μs,并具有良好的稳定性。

动态红外场景投射器研究新进展

介绍了动态红外场景投射器的作用、主要评价参数、分类和达到的技术性能指标,给出了自行研制开发的切变聚合物网络液晶光阀(SLCLV)和微反射镜阵列(DMD)两种动态红外场景投射器的测试结果,满足了高帧(>100Hz)、高分辨率(≥1024×768)半实物仿真的发展需求。

MOS电阻阵的非均匀性测量及补偿方法研究

红外MOS电阻阵列是现代红外成像仿真系统中的关键元件。由于MOS电阻阵具有较强的热非均匀性,因此在进行红外仿真时必须对其进行实时补偿。文中对基于MOS电阻阵的关键技术——MOS电阻阵帧元非均匀性补偿技术进行深入探讨和研究,并提出了相应的解决方案:通过离线测试,实测得到每一帧元的电压温度特性曲线,建立电压温度补偿数据表格,使得驱动MOS热电阻面阵的灰度数据与表格数据相匹配,从而实现对MOS电阻阵的修正。实验证明,文中提出的方法能够很好地解决对MOS电阻阵非均匀特性进行补偿的问题,并已在基于MOS电阻阵的红外场景生成器中应用,取得了满意的效果。

基于DMD的红外场景仿真器设计及测试

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。文中以某型号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)为实现方式,采用VC和Vega软件为开发工具,开发完成了基于DMD的动态红外场景仿真器系统。对系统结构、场景生成器及其参数测试方法进行了详细设计,给出了测试结果。该仿真器系统参数测试满足设计要求,并且目前已经在某型号红外成像导引头半实物仿真测试系统中获得应用,逼真度高,取得了理想的应用效果。

基于谐衍射的红外中波/长波双波段视景仿真光学系统设计

针对红外中波/长波双波段制导系统性能测试与评估的需求,设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统,包括投影镜头和照明系统。讨论了大出瞳距、大后工作距情况下红外双波段投影系统的像差特性及设计方法,采用反摄远结构和谐衍射面结合的方案,解决了由双波段、大出瞳距离和大后工作距带来的系统彗差、像散、畸变以及色差难以平衡的问题。采用柯勒式直接照明的方案,解决了斜入射情况下均匀照明的问题,提高了光能利用率并有效地控制了杂光的影响。最终仿真系统全视场角为5°,F#为2.4,出瞳距离190 mm,出瞳直径84 mm,系统畸变小于0.1%,中波时系统奈奎斯特频率36 lp/mm下各视场调制传递函数大于0.4,长波时中间频率20 lp/mm处传递函数均大于0.38;照明均匀性高于98.5%。满足红外中波/长波双波段高质量模拟仿真的需求。

DMD的红外动态场景模拟器时间性能测试

DMD红外动态场景模拟器是红外半实物仿真系统的重要组成部分,其时间性能参数决定了模拟器能否将仿真图像正确投射到被测系统。介绍了DMD红外动态场景模拟器工作原理,深入分析了DMD驱动方式和工作时序。讨论了半实物仿真实验对DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频等时间性能参数的需求。提出了DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频测试方法,搭建了测试平台。对现有DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频进行了测试,分析了测试中发现的模拟器相关问题,并提出了改进建议。为模拟器的研制、应用及性能评价提供一定的依据。

电阻阵列稀疏网格非均匀性修正

电阻阵列是目前发展最快和最有潜力的红外场景产生技术,可以满足大温度范围、高空间分辨率的要求。非均匀性是影响电阻阵列红外图像生成质量的一个重要因素。论述了非均匀性的成因和采取的一些措施,提出了一种改进的稀疏网格非均匀性修正方法,详细地描述了它的工作过程和原理。研究了非均匀性修正中电阻阵列响应特性的测量,给出了电阻阵列测试数据的处理和修正表格制备方法。对修正方法进行了数字仿真,结果表明:该方法可明显改善电阻阵列的非均匀性,提高成像质量。

薄膜转移工艺制备的128×128规模高架桥式电阻阵

采用新的薄膜转移工艺,成功制备了128×128规模的高架桥式电阻阵。电阻阵的单元尺寸为50μm×50μm,占空比50%。初步测试了该高架桥电阻阵的两个基本指标,微桥的热时间常数和最高等效黑体温度,并对该电阻阵进行了成像实验。采用电学法测试单个微桥的时间常数τ约为4.5 ms,可在100Hz下工作。将整个面阵点亮,在8~12μm波段最高等效黑体温度达到250℃,推测在3~5μm波段最高等效黑体温度超过300±20℃。将整个器件全部点亮并驱动到最高温度时,器件的最大功率为30 W。该电阻阵可成功实现驱动显示成像。测试结果表明该高架桥式电阻阵初步满足红外景象产生器的要求。

基于DMD的红外景象投射器灰度调制与同步技术

基于数字微镜(DMD)的红外场景投射器可以被应用于场景仿真系统中。论述了应用于红外仿真系统的DMD显示灰度图像的原理和对应的DMD的工作时序,并且设计了基于TI的0.7XGA芯片组的红外场景投射器。该设计支持外部同步触发,投射图像是灰度级是8位,并且投射图像的帧频大于250 Hz。仿真系统中的热像仪和投射器的同步将影响采集的结果,分析了热像仪的积分时间包含、超前和滞后于投射器播放时间对系统采集到的图案灰度产生影响,论证了严格同步在红外仿真系统中的必要性,并通过实验数据进一步证明了分析的结果。

基于DMD的动态红外场景仿真器设计与测试(英文)

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型号对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)为实现方式,采用Vega软件及其SensorVision模块为开发工具,开发完成了基于DMD的红外场景仿真器系统。对成像制导仿真系统结构、场景生成器、视景软件分别进行了研究和设计。并对场景产生器进行了测试评估,包括分辨力、对比度、不均匀性、几何失真和最小可分辨温度等指标。该仿真器系统目前已经在某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中获得应用,逼真度高,取得了理想的应用效果。

红外半实物仿真系统的关键技术

红外半实物仿真系统通过生成高逼真动态红外场景图像,为红外成像系统提供测试环境,在红外成像系统的开发、测试和评估中起着非常重要的作用。围绕红外半实物仿真系统中的关键技术,介绍了该系统中采用的动态红外图像生成技术和红外场景投影技术的原理及其优缺点和目前发展状况,以及红外场景仿真和投影器件的发展方向。

数字微镜阵列动态红外景象投射器光学系统设计

利用二次成像原理。采用准直物镜组和放大倍率为1／3的投影系统的组合方式，设计了小F数、短焦距、长出瞳距、长工作距离的基于DMD的中波红外景象投射器光学系统。整个光学系统采用锗和硅两种材料，包含11片透镜，其中：准直物镜3片，投影镜头7片，场镜1片。为了实现15～40℃范围内消热差和消色差，将投影系统设计成折衍混合系统。投射器光学系统在工作温度范围内，全视场空间频率16lp／mm处的MTF〉0．6，具有较好的成像效果。

红外景像模拟器

介绍了红外成像制导半实物仿真系统中红外景像模拟器的组成和工作原理,对其关键技术动态红外景像生成技术进行了综述,并分析了几种应用较多和极具潜力的动态红外景像生成技术,如电阻阵列、液晶光阀、激光二极管阵列以及基于数字微镜器件的景像生成技术,指明了各种方法的优缺点和目前所达到的水平。最后指出了红外景像模拟器的一些性能参数,并阐述了对其性能进行评估研究的必要性。

用目标模拟器仿真真实目标能量的计算方法

光学制导导弹控制精度的提高导致对目标模拟器仿真的逼真度要求也越来越高,对目标逼真度的要求不仅体现在形状大小方面,而且在辐射能量的仿真方面.从通用目标模拟器仿真原理方面,分别推导了红外点源和红外成像目标仿真系统中目标辐射能量仿真的计算方法,给出了目标模拟器光学系统出瞳处的辐射照度计算公式,从中分析了影响辐射能量仿真的主要因素,从而能够在系统研制前对目标的辐射能量进行预估,以便确定辐射源和系统其他器件的选择.

电阻阵列红外场景投射器的辐射特性研究

介绍了 64× 64元金属氧化物半导体MOS场效应晶体管式电阻阵列红外场景投射器 ,并对其辐射特性进行了研究。包括光谱输出特性、光谱等效温度、输出的非均匀性、温度分辨率等。通过分析 ,给出电阻阵列红外场景投射器性能改进意见。

基于DMD的动态红外场景投影光学系统设计

为了能够在实验室内实物模拟红外成像,降低光电系统的研发成本和提供可重复的实验环境,需要红外场景仿真器。动态红外投影技术是红外成像测试与评估的关键技术,与传统仿真器相比,采用数字微镜器件(DMD)的红外仿真器可以在更大动态范围内进行高速模拟,这种模拟方法空间分辨率和温度分辨率较高,能满足较高的帧频要求,有较好的应用前景。回顾了动态红外场景投影技术及其分类,描述了基于DMD动态红外场景系统的原理。分析了红外光学系统的特点,给出了投影系统的设计参数,系统使用800×600的DMD,工作在长波波段。使用像差平衡理论设计了投影系统的基本结构,为了得到更好的分辨率和成像质量,利用CODEV软件进行了设计优化,并给出了设计结果及其像差曲线,结果表明:设计满足要求。

室温下低温背景红外场景生成方法实验研究

针对高空红外场景模拟的需要,提出了模拟低温背景红外场景的新物理概念和半实物仿真实验装置。将锗单晶制作的初始透明的半导体屏放置于低温系统前端,通过控制其小于禁带宽度的局部辐射系数,在室温下(≥27℃)得到低温背景(≥-30℃)的红外场景。对液氮槽和半导体致冷器生成的冷背景的效果、辐射功率差随写入光功率的变化及低温背景和目标的温度对比度进行了实验测试。实验结果表明,液氮生成的冷背景可达-30℃,半导体致冷器为3℃;在一定范围内增大写入光的功率可以提高半导体屏的转换效率,写入光功率过高会造成辐射功率值的饱和;随着写入光功率的增加,温度对比度也大幅升高。

五轴飞行仿真转台及其关键技术研究

作为红外制导武器半实物仿真试验的关键设备,五轴飞行仿真转台的研制越来越受到人们的重视。本文在对国内外五轴飞行仿真转台研制现状进行综述的基础上,对影响五轴飞行仿真转台动态性能的关键部件的设计进行了讨论,并给出了液压仿真转台各框架的一般设计步骤。

基于LabVIEW的红外场景生成器空间分辨率测试

红外场景生成器是在实验室条件下模拟目标和背景的红外辐射特性,为被测试的红外成像系统提供红外目标和背景的图像源设备。为了测试红外场景生成器的性能,设计了一种系统来测试场景生成器的空间分辨率。该系统通过计算系统输出矩形光栅图像的对比传递函数即可得到场景生成器系统的调制传递函数,从而得到系统的空间分辨率。

电阻阵列红外景物产生器微桥结构的研制及仿真

为了进一步提高电阻阵列红外景物产生器的性能,设计并制作了该器件的微桥结构.利用SiOx与TiWN分别作为微桥结构的介电材料与电阻材料;利用表面工艺技术制作160×120阵列微桥结构;并对微桥结构进行了热学性能的仿真分析.研究结果表明:所设计的工艺流程可行,成功制作了微桥结构阵列;制作的微桥桥面具有良好的温度分布均匀性;在相同电功率下,采用低热导率的SiOx薄膜取代SiNx薄膜能够显著提高桥面温度.