一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统

摘要

一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统，由目标模型、背景模型、温度控制和供电系统组成，所述目标模型内含加热模块，表面涂有不同反射率的红外反射漆，用来模拟真实材料的红外反射情况；所述背景模型的表面覆盖模拟真实材料的仿真材料，并喷涂模拟真实材料的红外反射漆，用来模拟飞行路径下方的地形、地貌；所述温度控制系统由加热棒、数字式温度控制器、铂电阻测温探头组成，用于控制目标模型内加热模块温度，根据仿真需要，对其进行温度调节。本发明的红外场景沙盘系统具有红外纹理特征，可用来模拟导弹飞行路径下方的目标及背景，为红外导引头半实物仿真实验提供逼真的红外景象。

说明书

技术领域

本发明属于光学半实物仿真测试领域，涉及一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统。

背景技术

导弹是现代化战争的主要武器，导引头是导弹核心部件之一，直接影响着导弹的制导精度。所以，对导引头进行相关的实验研究，有利于提高导弹制导精度，使目标打击更准确。在导引头试验研制过程中，由于导弹本身的杀伤性及毁灭性的影响，加上研究成本的考虑，实物试验是不可取的，为了解导引头相关实验数据，需要对导引头进行相关的仿真试验。现在对红外导引头进行仿真试验多采用红外目标模拟器，但是，对于超音速、高超音速的导弹，模拟器本身帧频低，就会导致试验不准确，仿真不可靠，而高帧频的模拟器制作成本又高。

国防科技大学汤念于2010年11月发表的硕士论文“景象匹配制导地面半实物仿真验证系统研究”中，介绍了一种六自由度沙盘系统，包括一些目标模型与背景等，也可用于相关的仿真试验中，但其缺少自加热系统，无法实现准确模拟目标或背景的自身辐射情况。

发明内容

为了解决红外导引头半实物仿真试验过程中缺少红外景象的问题，本发明提供了一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统，其具有红外纹理特征，可用来模拟导弹飞行路径下方的目标及背景，为红外导引头半实物仿真实验提供逼真的红外景象。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统，由目标模型、背景模型、温度控制和供电系统组成，整个系统采用模块化设计，便于安装、运输，其中：

所述目标模型内含加热模块，个数为一个，表面涂有不同反射率的红外反射漆，用来模拟真实材料的红外反射情况；

所述背景模型的个数为多个，表面覆盖模拟真实材料的仿真材料，并喷涂模拟真实材料的红外反射漆，用来模拟飞行路径下方的地形、地貌；

所述背景模型和目标模型之间采用拼接的方式进行连接，其拼接形状为长方形，目标模型设置在红外场景沙盘一端；

所述温度控制系统由加热棒、数字式温度控制器、铂电阻测温探头组成，加热棒与铂电阻测温探头位于加热模块内部，用于对加热模块加热及对其温度进行测量，数字式温度控制器通过导线与加热棒及铂电阻测温探头相连，用于控制及显示目标模型内加热模块温度，根据仿真需要，对目标模型进行温度调节。

本发明具有如下有益效果：

1、制作的红外场景沙盘具有红外纹理特征，可为红外导引头半实物仿真试验提供逼真的红外景象；

2、红外场景沙盘各目标模型表面均喷涂模拟真实材料的红外反射漆，具有模拟真实材料红外反射特性的功能；

3、红外场景沙盘目标模型内含主动加热场景模块，具有主动加热、温度可调节功能，可准确模拟真实目标的红外辐射情况，各种目标模型更换方便。

附图说明

图1是红外场景沙盘结构框图；

图2是红外场景沙盘整体结构示意图；

图3是放置单个目标模型的支架示意图；

图4是沙盘模型模块化拼接设计的平面示意图；

图5是目标模型油库的示意图；

图6是目标模型雷达站的示意图；

图7是目标模型城区典型目标（高楼）的示意图；

图8是目标模型雷达掩体的示意图；

图9是目标模型飞机洞库的示意图；

图10是目标模型飞机掩蔽库的示意图；

图11是目标模型立交桥的示意图；

图12是目标模型靶楼的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

一种用于红外导引头测试的红外场景沙盘系统，如图1所示，由目标模型、背景模型和温度控制系统组成，其中：目标模型面积为1m×1m，按等缩比1：600制作，内含加热模块，具有独立加热、温度可调功能，表面喷涂模拟真实材料的红外反射漆，可用来模拟真实材料的红外反射情况。目标模型包括油库模型、雷达站模型、城区典型目标模型（高楼）、雷达掩体模型、飞机洞库模型、飞机掩蔽库模型、立交桥模型、靶楼模型及各模型的辅助场景等。如图2所示，背景模型和目标模型之间采用拼接的形式进行连接，其拼接形状为长方形，在长方形一端的中心处空出一块1m×1m的位置，用于安装目标模型，每次使用一个，目标模型与背景模型采用统一的过渡。背景模型分为前视区域和下视区域两部分：前视区域为从目标模型端到沙盘1/3区域，该区域按实物等缩比1:600制作而成；下视区域为沙盘剩余2/3区域，该区域按实物等缩比1:120制作而成。背景模型包括房屋、农田、梯田、道路、山体和桥梁等，表面覆盖不同模拟真实材料的草皮、砂石、仿真树木等。所述温度控制系统由加热棒、数字式温度控制器、铂电阻测温探头组成，加热棒与铂电阻测温探头位于加热模块内部，用于对加热模块加热及对其温度进行测量，数字式温度控制器通过导线与加热棒及铂电阻测温探头相连，用于控制及显示目标模型内加热模块温度，根据仿真需要，对目标模型进行温度调节。

如图3所示，单个目标模型放置在1m×1m的平台上，平台放在长1000mm、宽1000mm、高620mm的支架上，可实现各目标模型间的快速更换。

如图4所示，整个沙盘面积为14m×7m，采用沙盘模型模块化拼接方式设计，目标模型面积为1m×1m，背景模型区域由14块2m×2m、6块3m×2m和3块梯形沙盘拼接构成。

图5所示为目标模型中的油库模型，按地下油库及掩体模型制作，由4个油库和山体掩蔽组成。油库模型为圆柱体结构，直径为70mm，置于山体中部。油库表面喷涂反射率为0.2的面漆，内含的加热模块可对油库库顶加热，模拟温度范围为室温到60℃。

图6所示为目标模型中的雷达站模型，雷达站按典型雷达头罩和雷达基座模型设计，由1个雷达头罩和1个雷达基座组成。雷达头罩为球体结构，直径为80mm，置于山顶。内含的加热模块对雷达头罩进行加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图7所示为目标模型中的城区典型目标模型（高楼），按高层楼模型和多层楼模型设计，由1座平顶20层高楼，2座10层尖顶楼，2座5层尖顶楼构成，其中20层高楼尺寸为长70mm，宽70mm，高120mm；10层尖顶楼尺寸为长120mm，宽40mm，高60mm；5层尖顶楼尺寸为长100mm，宽30mm，高40mm。模型窗户采用反射率为0.2的面漆，墙体采用反射率为0.5的面漆。内含的加热模块对模型的窗户和墙体加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图8所示为目标模型中的雷达掩体模型，其按阵列式对空雷达和基座模型设计，由1个雷达天线和1个雷达基座组成。雷达天线尺寸为长20mm，宽10mm，置于山体中部；雷达天线表面喷涂反射率大于0.85的红外反射漆。内含的加热模块对雷达天线加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图9所示为目标模型中的飞机洞库模型，按山体内的掩体和机库库门模型、机场跑道模型设计，其中掩体及机库库门为2个，机场跑道为1条，机库库门尺寸为长50mm，宽30mm，机场跑道尺寸为长500mm，宽80mm。机场跑道喷涂反射率为0.5的红外反射漆，机库库门喷涂反射率大于0.85的红外反射漆。内含的加热模块对机场跑道和机库库门加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图10所示为目标模型中的飞机掩蔽库模型，其按机库模型、跑道模型设计，由4个机库模型和1条跑道模型组成。机库模型采用半圆型仿真机库，直径64mm、长100mm。机库库门采用反射率大于0.85的红外反射漆。内含的主动加热模块对机库加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图11所示为目标模型中的立交桥模型，其按十字立交桥模型设计，长200mm，宽50mm。立交桥表面喷涂反射率为0.5的红外反射漆。内含的加热模块对立交桥加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

图12所示为目标模型中的靶楼模型，由三明治结构楼模型和平顶楼模型组成，其中，三明治结构楼高35mm，长163mm，宽151mm；平顶楼结构高60mm，长160mm，宽47mm。靶楼的窗户采用反射率为0.2的红外反射漆，墙体采用反射率为0.5的红外反射漆；内含的加热模块对窗户和墙体进行加热，可模拟温度范围为室温到60℃。

    红外场景沙盘系统的工作过程为：首先由电动拖车将红外场景沙盘的目标模型和背景模型运动到指定位置，并准确定位，然后开启红外场景沙盘系统的温度控制系统工作，模拟真实目标的自身辐射情况，最后，导引头开始采图进行仿真测试工作。