动载体平台下的光电稳瞄成像仿真研究

摘要

三维场景仿真是仿真技术的一个研究方向，在光电成像系统的性能评估、军事仿真训练、制导武器的设计和研制等军事和民用领域有着广泛的应用。同时，随着软硬件技术的发展和应用需求的提高，三维场景的物理真实性和适用领域也得到了很大的提升，能够满足工程上对多种复杂光电成像系统的仿真要求。 本文以某两轴两框架机载光电稳瞄系统为研究对象，利用Simulink系统仿真软件和本文完成的动态成像模糊仿真软件，实现了机载光电稳瞄系统的目标跟踪和视轴稳定功能仿真，以及载体运动和扰动造成的成像模糊的动态仿真，并通过对模糊图像进行分析评价，考核了该机载光电稳瞄系统的性能。主要工作内容如下： 1.对光电稳瞄系统进行了概述，介绍了其组成和工作原理，并通过稳定平台的数学模型说明了光电稳瞄系统的角隔离特性。在上述基础之上，利用Simulink系统仿真软件，搭建了某两轴两框架机载光电稳瞄系统的仿真模型。 2.针对像移导致机载成像系统成像质量下降这一关键问题，阐述了像移造成成像退化的机理，并推导了像移量计算公式。其次，根据载机不同运动和扰动形式，建立了多种载机运动和扰动造成的成像退化模型。 3.利用OGRE三维渲染引擎构建了中波红外仿真场景，并结合Simulink系统仿真软件搭建的机载光电稳瞄系统仿真模型，在仿真场景中实现了光电稳瞄系统的视轴稳定和目标跟踪功能；利用OGRE合成器技术并结合载体运动和扰动造成的成像退化模型，对仿真场景进行二次渲染，实现了成像系统模糊效应的动态仿真。结合上述内容，完成了动态成像模糊仿真软件。 4.对载体在不同运动和扰动条件下，成像系统的输出图像进行了分析，说明了载体运动和扰动条件下，影响成像质量的关键因素，并考核了本文仿真的光学稳瞄系统的性能。

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展状况

1.2.1 国外发展状况

1.2.2 国内发展状况

1.3 论文内容和论文结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文结构

第二章 光电稳瞄系统工作原理及性能指标分析

2.1 光电稳瞄系统简介

2.2 光电稳瞄系统组成

2.3 光电稳瞄系统功能及工作原理

2.4 稳定平台数学模型及角运动隔离研究

2.5 光电稳瞄系统关键性能及影响因素

2.6 本章小结

第三章 动载体平台成像模糊原理及成像退化模型

3.1 像移原理及成像退化模型

3.2 像移计算

3.2.1 线位移产生的像移

3.2.2 角位移产生的像移

3.3 像移模糊对光学成像系统调制传递函数的影响

3.4 典型成像退化模型

3.4.1 载体运动造成的成像退化模型

3.4.2 载体扰动造成的成像退化模型

3.5 本章小结

第四章 动载体平台动态成像仿真

4.1 仿真总框架与流程

4.2 场景仿真

4.2.1 地物建模

4.2.2 环境建模

4.2.3 辐射计算及场景渲染

4.3 机载光电稳瞄系统仿真

4.3.2 目标跟踪仿真

4.3.3 视轴稳定仿真

4.4 动态模糊效应仿真

4.4.1 图像质量评价

4.4.2 运动/扰动模糊效应仿真

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 工作内容总结

5.2 问题不足及展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 参与科研项目及获奖