气动光学

摘要： 针对高速流场下凸台周围的气动光学效应,对不同马赫数下的三种凸台形状周围的流场进行仿真计算,计算得到流场的密度变化,计算了光线经流场传输后的光程差。仿真结果表明:随马赫数增大,光程差逐步增大;同等条件下,不同出射角度对应的光程差不同,凸台存在强烈的尾流区域,从而导致较大的光程差;在马赫数达到跨音速时,凸台顶端也会产生较大的光程差;曲率较小的凸台结构对周围流场的影响较小。

摘要： 针对不同流速比混合层流场气动光学效应问题,首先采用大涡模拟数值方法进行了数值仿真,其次用光线追迹方法进行了气动光学效应仿真,最后对混合层的气动光学效应进行了评价。结果表明,混合层流场涡结构与光程差极小值存在一一对应关系,并且其流速比低的混合层气动光学效应更加严重。同时,研究了不同光学参数对斯特列尔比的影响,得到了相应的规律。

摘要： 针对不同流速比混合层流场气动光学效应问题,首先采用大涡模拟数值方法进行了数值仿真,其次用光线追迹方法进行了气动光学效应仿真,最后对混合层的气动光学效应进行了评价.结果表明,混合层流场涡结构与光程差极小值存在一一对应关系,并且其流速比低的混合层气动光学效应更加严重.同时,研究了不同光学参数对斯特列尔比的影响,得到了相应的规律.

摘要： 高超声速条件下,气动光学效应的存在严重影响红外成像制导精度,已经成为新一代高超声速精确打击武器研制面临的关键技术难题之一.为解决这一技术瓶颈,需要开展适用高超声速飞行环境的超声速气膜冷却光学窗口研究,解决高超声速飞行条件下光学窗口防热和成像难题,突破现有红外成像制导武器的速度和温度限制,可为实现高超声速条件下武器对空、对地和对海高精度打击提供支撑.

摘要： 针对高超声速飞行器在平流层内飞行过程中自主天文导航时,气动光学效应及运动模糊等大动态干扰严重影响观星和高精度导航的问题,提出一种基于正则化思想的高超星图半盲复原改进算法.该算法首先借助已有的高超星图模糊核提取算法获得先验模糊核,为复原提供便利条件.接着结合天文图像灰度及梯度的稀疏先验分布特性,设计了一种针对高超星图的正则化盲复原模型,并结合先验模糊核所提供的信息,构建了改进的半盲复原方法,能在先验模糊核精度较低或缺失时转化为盲复原方法,提高了算法的鲁棒性.将本算法与传统星图复原算法、其他最新正则化复原算法进行星图复原与导航效果比较,数值仿真结果显示本算法的复原效果更佳,峰值信噪比(PSNR)达到36.97,并且质心提取成功率达到99.23％,能够明显改善星图识别的成功率,从而大幅提升高超声速飞行器在平流层中的大动态干扰下的自主导航能力.

摘要： 对于含激波等大密度脉动结构气动光学流场,沿着直线路径对折射率积分会带来较大的光程误差.因此,数值求解光线方程进行光线追迹是必要的.与数值求解光线方程不同,元胞自动机(cellular automata,CA)通过给定光线位置和方向变换规则来模拟光线在介质中传输路径.本文基于已有的实验测量、数值仿真所获得的高超声速流场密度场数据,分别采用数值求解光线方程法和CA光线追迹算法进行光线追迹,进而得到光线出射流场后的光程差.结果 表明,CA算法对于二维气动光学流场中光线追迹的适用性,且较数值求解光线方程方法具有更高的效率.

摘要： 光学成像探测技术是精确制导领域发展的重要方向,但由于光线在穿过密度变化的流场时会发生偏折、抖动和光程变化的现象,成像质量将严重下降,此即气动光学效应.研究气动光学效应同时具有明确的工程和学术价值,一方面以认识流场对光线传播的影响为基础,如何减弱气动光学效应已受到人们的广泛关注;另一方面由于光线传播携带了流场结构信息,光学探测也可以成为一种流场研究技术.从空气动力学和光学工程交叉的视角,对气动光学效应的研究进展进行综述.首先介绍了常见的气动光学评价参数,其次阐述了各种理论研究、实验、数值模拟方法,最后从流动导致图像畸变、减弱气动光学效应的方案和采用气动光学探测方法研究流场三个角度对现有文献进行总结,并讨论了气动光学领域数值模拟验证方法的困难和研究现状.最后结合气动光学效应的发展阶段对未来研究进行展望.

摘要： 高超声速飞行器的发展将给世界军事变革带来重大影响,进而形成全球军事强国新的空天对抗焦点.在此背景下,高超声速武器与集光、机、电为一体的红外成像制导技术的结合,将形成各种远程高超声速红外成像制导的精确打击武器,实现飞得快而且打得准,进而更加充分地发挥高超声速武器的威力.但是,稠密大气中高超声速导引头红外成像面临着较为严重的气动光学效应,严重制约了红外成像制导技术在高超声速武器中的应用.重点分析了红外成像制导技术在高超声速武器精确打击中的应用前景,指出了该技术发展可能遇到的主要技术难点,提出了一些可供参考的解决方法.

摘要： 本文主要想说明有些气动声学和气动光学问题可以从流动稳定性的角度加以分析.举的例子一个是航空发动机外罩后缘裙边的降噪机理,另一个是在高速飞行器光学窗口采用氦气作为冷却工质可以带来的好处.这两个问题实际都牵涉剪切层的稳定性问题.航空发动机后缘存在由外罩外的流动和外涵道的流动所形成的剪切层,其不稳定性产生的大涡结构是重要的噪声源,而裙边的出现则降低了剪切层的不稳定性,从而降低了大尺度结构的增长率和幅值.对应Lighthill的气动声学理论,声源项中雷诺应力的二阶导数项也相应大幅减小,从而降低了噪声.对于光学窗口的喷流问题,外流和喷流形成极不稳定的剪切层,从而会产生大尺度结构,导致严重的气动光学效应.从流动稳定性角度分析,若改用氦气作为冷却工质,可大大降低剪切层的不稳定性及不稳定波的频率,或者使有害的扰动波的幅值降低,或者甚至可避免产生有害的扰动,从而改善光学窗口的品质.

摘要： 气动光学相似准则成为限制气动光学风洞试验研究的重要基础性问题.当前,受到地面实验条件的限制,气动光学效应风洞试验的实验状态很难与实际飞行大气环境完全一致.与此同时,对气动光学效应相似准则还缺乏了解,使得无法通过天地一致性转换,通过地面实验结果得到真实飞行状态下的气动光学效应数据.本文通过设计喷流马赫数为3.05的超声速气膜模型,其混合层对流马赫数达到1.14.基于喷流出口静压与实验舱静压相等的原则,通过改变实验舱静压,实现喷流单位雷诺数可以在106～108m-1范围内变化.通过选取八个典型的状态参数,利用BOS-WS技术测量每个状态下的光程差结果,每个状态记录六十组数据.分析了光程差的均方根值与密度和观察孔尺寸之间的定量关系,构建了相似律关系式.

摘要： 飞行器头部的非均匀气体流场使得机载光学/红外成像发生气动光学效应,在其仿真研究中,首先要对气体流场进行流体力学计算.本文从计算流体力学出发,讨论Reynolds平均法在气动光学效应仿真中的应用,基于GAMBIT完成某典型飞行器几何建模与网格划分,调用FLUENT软件集成的RANS求解器完成气动光学流场CFD计算.本文方法可用于气动光学效应的计算与分析.

摘要： 本文提出大视场气动光学波前畸变场测量方法,将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影中心出发穿过扰流区到人工点的光程差,2m超声速风洞中某跨大气层飞行器模型实验结果表明本方法可以定量测量波前畸变场,测得机头与机翼的斜激波所致的波前畸变结构正确.本方法无需使用价格昂贵的相干光源和平行光光学组件,光路简单成本低,为气动光学效应的测试及校正技术研究提供了新途径.

摘要： 湍流是具有多尺度特征的一种涡结构运动,而且大尺度涡结构是造成气动光学传输效应的主要原因.提出基于折射率场分别对不同尺度的涡结构进行光学传输特性建模.把湍流密度场转换为的折射率场等效为具有丰富纹理信息的灰度图像,进而对其进行多小波分解,计算每次分解的小波基系数的熵值,利用阈值判定低熵的为大尺度涡,高熵的为小尺度涡;再利用光线追迹法建立大尺度涡结构的光学传输模型,利用统计光学法建立小尺度涡结构的传输模型,最后得到综合的光学传输模型.该方法是根据湍流的物理结构进行建模,不仅能提高计算效率和计算精度,而且具有较高的工程实用价值.

摘要： 本文结合高速流场的仿真数据，研究了在高速流场条件下对气动光学性能的预测分析。应用Gladstone-Dale常数建立流场中的密度相关参数与光学参数折射率间的关系，采用直接光学方法，假设光线以直线穿过湍流剪切层，不考虑由于湍流小尺度产生的衍射和抖动现象，计算分析了流场密度对光波光程差OPD的影响，并由OPD计算出光波相位、波前方差及不同流场条件下衡量成像质量的strehl比。分析了不同条件下流场对波前性能的影响。

摘要： 本文主要介绍了在激波风洞上开展的振动对光学测量影响的初步研究情况，包括试验设备和流场条件，进行光学测量的仪器以及采用测量的方案。分析了将光学测量平台以及测量仪器分别放在风洞不同位置以及风洞不同运行状态等三种结果，结果表明：当光学平台中心与风洞洞体轴线相隔距离小于2m时，风洞振动对气动光学测量仪器的影响较大。一方面说明激波风洞运行时的振动比较剧烈，另一方面也说明不能仅仅依靠隔振平台隔离振动。下一步试验研究需要采用综合的措施,在条件许可的情况下光学测量平台应尽可能远离风洞洞体。同时提出了下一步开展气动光学试验的一些有益建议。

摘要： 利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时.由于流场密度变化,光波波前会发生畸变。利用风洞提供Ma=0.7，2.0和3.0等气流马赫数的流场条件，采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统，对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明，随着风洞流场马赫数增加，流场对光波传播的影响增大，光波波前畸变量显著提高。因此.在利用风洞进行气动光学试验研究之前.有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰.

摘要： 本文介绍了红外成像制导系统作用、特点及发展趋势,分析红外成像技术在高速导弹上应用的若干问题,提出解决这些问题需要攻克的关键技术.

摘要： 本文介绍了红外成像制导系统作用、特点及发展趋势,分析红外成像技术在高速导弹上应用的若干问题,提出解决这些问题需要攻克的关键技术.

摘要： 本发明公开了一种宽温高气动轻巧型共缩束可见中波红外扫描稳像光学系统，该系统采用双波段共缩束系统与单快反镜的组合，解决了在现有双波段共口径稳像光学系统中使用分波段缩束系统和双快反镜的组合所导致的系统复杂，无法轻量化和小型化的问题。本发明分别对可见成像光学系统和中波红外光学系统实现了在临近空间环境下的被动式无热化设计，解决了现有双波段光学系统在无调焦机构时的宽温高分辨率成像问题，且进一步减轻了系统总重和体积。本发明采用与飞行器机壳曲率一致的同心球罩玻璃窗口，解决了现有的平面玻璃窗口破坏飞行器气动外形的问题。

摘要： 本发明公开了一种多尺度自校准气动光学效应湍流退化图像复原方法，包括以下步骤：S1、提取原始气动光学效应湍流退化图像的特征图；S2、通过预先构建的自校准网络对特征图进行校准，得到针对湍流退化图像局部模糊区域校准的局部融合特征图；S3、对原始气动光学效应湍流退化图像的特征图进行多尺度卷积恢复，得到针对全局区域的全局恢复特征图；S4、将局部融合特征图和全局恢复特征图合并，并通过卷积对合并后的特征图进行图像复原。本发明能在利用图像潜在高、低分辨率空间信息的同时兼顾到图像的多尺度信息，从而精准复原气动光学效应湍流退化图像。

摘要： 本发明涉及一种气动光学热辐射校正方法、电子设备及可读存储介质，所述方法包括：获取待校正热辐射图像，对所述待校正热辐射图像进行处理，得到处理后的图像；将所述处理后的图像上的像素点坐标转换为预设形式坐标，根据所述预设形式坐标得到热辐射噪声曲面图像；利用所述热辐射噪声曲面图像对所述待校正热辐射图像进行校正，得到校正后的热辐射图像。本发明提供的气动光学热辐射校正方法，能够对气动光学热辐射进行有效校正。

摘要： 本发明涉及一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像；提取高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，并根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。本发明可以对退化图像进行有效校正，得到清晰图像。

摘要： 本发明公开了一种多维度气动光学转写膜制备系统及方法，涉及装饰膜领域，本发明包括包括材料准备单元、预加热单元、光感单元、加压单元、真空成型单元、UV硬化单元和成型取出单元，所述材料准备单元首先对多维度气动光学转写膜的原料进行加工前的预处理得到改性膜片，以及配置相适宜的治具，然后利用所述预加热单元对改性膜片进行预加热处理，完成后利用所述光感单元对改性膜片进行光感处理。本发明设备主体为工作腔，并由使得改性膜片将密闭腔体分隔为两个独立气室，在成型前先将两个气室进行分别抽真空，然后进行加热、预拉伸、加压、表面固化等制造工序，整个成型过程均在一密闭空间进行，不易受到外在环境的影响，提高制造过程的稳定性。

摘要： 本发明涉及一种气动光学热辐射效应校正方法、装置、设备及存储介质，其方法包括：获取气动光学热辐射退化图像，并对退化图像进行滤波操作得到滤波图像；对滤波图像进行下采样处理并生成离散点；对离散点使用基于移动最小二乘法曲面拟合法拟合出初始偏置场曲面；将初始偏置场曲面输入预先建立的退化模型中，并使用交替迭代最小法输出满足预设迭代条件的校正图像及偏置场。本发明中输出的校正图像更清晰，提升了校正效果。

摘要： 本发明属于光学成像技术领域，公开了一种红外气动光学成像仿真方法、存储介质及计算机设备，通过流场动力学及光学的数值模拟得到不同飞行状态下的波前变化值，建立波前变化值与飞行状态参数的映射关系，构建连续变化的退化模型；构建红外场景仿真模型，输出探测阶段的序列红外图像及其对应的成像飞行状态；将成像飞行状态输入连续变化的高斯叠加模型，将得到的连续变化的点扩散函数与对应的红外图像进行卷积操作，实现实时的红外气动光学效应退化成像。本发明建立了与飞行状态耦合的气动连续退化模型，建立了红外探测视景仿真模型，可以真实地模拟高速运动状态下的红外探测成像过程；本发明的模型更简单，成本小且耗时更少。

摘要： 本发明提出基于惯性星光组合的星矢量气动光学零位误差校正方法，运用惯性星光组合滤波实现对气动光学星矢量零位误差的建模与校正，根据惯导系统与星敏感器输出的信息建立包含气动光学星矢量零位误差的误差观测模型，并形成基于线性卡尔曼滤波器的闭环校正信息融合方案校正气动光学星矢量零位误差。

摘要： 本发明公开了一种气动光学效应大视场退化图像逐点校正复原方法，包括：计算输入的退化图像的梯度，选取多个大梯度区域，并计算每个局部区域的模糊核；逐点计算到最近两个局部区域中心点的距离，并根据每个像素点的两个距离对全图各点的模糊核进行反距离加权插值计算，得到全图各点模糊核初值，构成初始模糊核矩阵；根据初始模糊核矩阵建立空变退化模型，并添加非负性约束正则化项和基于自适应各向异性变系数的稀疏性约束正则化项使目标图像和各点模糊核具有非负性和空间自适应性；求解空变退化模型，得到各点的模糊核与各点的灰度值来实现逐点校正，最终输出空变退化复原图像。本发明能够对大视场的气动光学效应空变退化图像进行校正复原。

摘要： 本发明公开了一种气动光学效应空变模糊图像复原方法，包括以下步骤：采用二叉树结构对空变模糊图像进行第一次分区，将整幅图像先纵向再横向划分为四块面积形状相等的区域；建立退化模型，且在退化模型中添加平滑因子约束项；使用交替极小化迭代方法对每一块区域求解模糊核，分别比较相邻图像块模糊核的相似性，若小于设定阈值则将相应图像块重新按照二叉树结构继续分区，直到相邻图像块模糊核的相似性满足设定阈值；对所有求解的模糊核逐点线性插值得到每一个像素点的模糊核，构造卷积核矩阵，使得卷积核矩阵每一行对应每一个像素点的模糊核；根据卷积核矩阵构建空变卷积模型，求解得到完整去卷积的复原图像。