气动效应及激光干扰红外导引头成像建模仿真研究

摘要

目前，红外成像导引头已广泛用于空空、空地、地空以及地地等多种战术武器中。近年来，随着国际战争形式的不断变化，导引头工作环境越来越复杂：整流罩的气动效应与外场激光干扰逐渐成为影响导引头成像质量的重要因素。开展气动效应及激光干扰红外导引头的成像建模仿真技术研究，不仅能为复杂环境下高速飞行导引头的成像特征研究提供分析模型，还能为提高导引头抗干扰能力的工程研究提供参考数据，具有重要的实用价值。
　　本文根据能量传输、信号传递过程，对红外导引头的成像特征进行了建模仿真研究；通过建立整流罩热辐射传输模型，对实际工况下整流罩气动效应引起的导引头成像质量变化进行了仿真；依据信号转换原理、饱和信号转移规律，完成了激光干扰红外导引头后的成像特征建模仿真。本文主要研究内容如下：
　　1.完成了红外导引头成像特征的工程化建模仿真过程。首先，根据红外成像导引头的基本结构与工作原理，分析了红外辐射经过导引头的信号传递过程，并对信号经过红外导引头光学系统、探测器、信号处理系统各模块的成像特征展开分析。其次，使用光学设计仿真软件Zemax建立了导引头光学系统的工程化模型，结合系统MTF曲线完成了导引头光学系统效应的仿真；再次，根据高性能红外导引头的成像需求，结合光电转换过程，对导引头探测器的积分时间、响应非均匀性、噪声特性、空时域滤波效应等建立物理模型，并对其引起的导引头成像特征变化进行图像仿真；最后，根据模/数转换原理以及电路滤波特性完成了导引头信号处理系统的建模与仿真。
　　2.完成了气动效应影响下导引头成像特征变化的建模仿真过程。首先，使用流体仿真分析软件Fluent对整流罩外流场、整流罩窗口的温度场分布进行了仿真；其次，根据介质折射率与温度的数值关系，在Zemax中建立整流罩的梯度折射率模型；最后，根据梯度折射率模型下导引头成像系统的点扩散函数，完成整流罩气动效应的仿真，并对不同飞行条件下，气动效应引起的导引头成像质量变化进行对比分析。
　　3.完成了激光干扰红外导引头的成像特征仿真。首先，根据激光干扰下探测器的信号饱和传输原理，建立了激光干扰导引头成像的饱和串扰模型；其次，通过改变激光辐照强度、激光入射角，仿真了不同干扰条件下的导引头成像特征；最后，结合图像质量评估方法，对不同激光干扰条件下的导引头成像特征进行对比分析。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 红外导引头成像特性分析

2.1红外导引头基本结构与成像过程

2.2气动环境下整流罩介质特性分析

2.3红外导引头光学系统

2.4红外导引头探测器系统

2.5红外导引头信号处理系统

2.6本章小结

第三章 红外导引头成像系统物理效应建模仿真

3.1红外导引头成像特征工程化建模框架

3.2红外导引头光学系统效应建模仿真

3.3红外导引头探测器效应建模仿真

3.4红外导引头信号处理系统建模仿真

3.5本章小节

第四章 气动效应影响下的导引头成像特征建模仿真

4.1整流罩气动效应建模

4.2 Fluent软件下整流罩流场仿真的参数设置

4.3不同飞行条件下的整流罩气动效应仿真

4.4整流罩气动效应仿真结果分析

4.5本章小结

第五章 激光干扰红外导引头成像特征建模仿真

5.1激光辐射特性及干扰实验分析

5.2激光干扰面阵CCD的饱和效应分析

5.3激光干扰红外导引头的信号饱和阈值建模

5.4激光干扰红外导引头成像特征仿真

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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