红外仿真

摘要： 本文通过运用3ds Max等三维建模软件,搭建便携式防空导弹虚拟训练环境;采用空中目标航迹仿真对作战目标航迹进行分析、模拟与仿真;利用红外虚拟仿真技术,实现作战环境和目标的红外模拟仿真。实验结果表明,本虚拟训练系统沉浸感强,交互效果良好,可以满足便携式防空导弹射手的训练需求。

摘要： 针对空间目标红外识别系统难以获取目标数据的问题,对目标红外灰度序列进行了仿真研究.通过计算目标和探测器的轨道运动参数,结合目标的微动特性得到探测器平面的投影面积观测模型;并构建目标表面温度分布模型,进而获得探测器接收的目标红外辐射强度序列.与以往方法不同的是,通过进一步考虑探测器自身成像效应,仿真得到了目标红外灰度序列.仿真结果表明不同形状和微动参数的目标红外仿真序列具有不同的周期性,可为红外目标识别算法设计提供数据支持.本文提出的目标数据仿真模型进一步缩小了与真实场景的差距,对空间目标识别系统具有重大意义.

摘要： 针对大场景、复杂地表进行热红外成像仿真,可以实现火灾预警和遥感监测.对遥感图像进行地类分割提取并红外建模的方法,获得热红外仿真图像.忽略大场景下其他表面的辐射,利用模型简化算法分别对油罐和房屋等进行红外建模,耦合求解红外辐射,并映射到图像空间,得到具有较强真实感的红外仿真图像有效合理.

摘要： 针对传统的图到图的红外仿真方法灵活性差,难以反映目标的立体信息,同时国内缺乏具有自主产权的场景仿真软件等问题,提出了一种红外场景仿真框架.基于辐射传输理论,通过分析太阳、大气和地物辐射对红外成像的影响,构建出红外成像全链路数学模型;依据此模型,将仿真框架分为三维场景的构建与组织、大气要素计算、场景可见性计算、辐射能量场计算、混合像元和相机模块部分;最后对整个仿真框架进行系统实现和验证,生成了不同时间段的红外图像序列.实验结果表明,所提出的系统架构可扩展性强,模型耦合度低,易于实现且生成的红外仿真图像符合物理规律,能够应用于红外场景仿真与设备测试.

摘要： MOS电阻阵目前在红外仿真领域有着广泛的应用和重要的作用.作为红外半实物仿真链路中的核心器件,其成像效果直接关系到最终仿真结果的准确度和置信度.目前的红外仿真数字信号进入电阻阵后会产生一系列图像退化和耦合失真问题,因此需要从MOS电阻阵的成像机理出发,分析其成像原理及能量传递过程,针对单个像元建立符合其自身物理特性的过程及辐射模型.通过输入信号与输出信号的函数关系来量化和验证模型的准确度和置信度.这个模型作为MOS电阻阵的基础模型对未来研究更大规模电阻阵的耦合特性、反向模型及非均匀性校正均有重要的理论基础和实际工程应用价值和意义.

摘要： 红外武器系统的设计与使用需要使用仿真系统建立较为真实的红外辐射场景,使用仿真系统进行红外特性预测、评估和导弹传感器开发、图像信息处理算法开发和飞行器红外对抗系统的开发和评价.论文通过研究OSSIM仿真系统中红外特性模型、渲染方程和应用架构,给出了实现系统仿真的简明定义和设备场景,探讨了仿真系统架构中的红外场景仿真问题,总结了红外场景仿真系统主要的辐射强度要求,提出了进一步增强和提升红外场景模拟器中的特性模型和渲染方程的建议.

摘要： The accurate calculation of IR emissivity is the basis of modeling and analyzing the ship turbulent trailing wake in IR. Based on Cox-Munk probability distribution function (PDF) of slopes model, and corresponding to bi-directional reflectance distribution (BRDF) function of sea surface, a method for calculating IR emissivity of ship turbulent trailing wake in typical ocean environment was formulated. According to calculation, the emissivity distribution of typical ship turbulent trailing wake in 8-9 μm long-IR band for both small zenith angle of airborne detection and big zenith angle of shipborne detection were studied. The results show that the difference of emissivity between turbulent trailing wake and sea background is increased along with the detecting zenith angle. What's more, the radiance of turbulent trailing wake of typical ship is calculated in cloudy autumn shipborne detection condition, which is compared with the sea trial data. The results show that in typical ocean condition, the radiance of turbulent trailing wake is lower than sea background, presenting the characteristic of "cold trailing wake".%红外发射率的准确计算是舰船湍流尾迹红外仿真与特性分析的基础.文中以湍流尾迹对Cox-Munk海面坡度概率密度分布的调制模型为基础,结合海面双向反射分布函数,研究了典型环境下舰船湍流尾迹海面红外发射率的计算方法;研究了机载小天顶角、船载大天顶角观测时,舰船湍流尾迹长波8~9 μm红外发射率的分布规律,得到了湍流尾迹与海面背景发射率的差别随观测天顶角的增大而增大的结论;仿真计算得到了秋季阴天船载式探测条件下,典型舰船湍流尾迹的红外辐射亮度,并与海上试验数据进行了对比,结果表明湍流尾迹的自发辐射亮度低于海面背景,表现为"冷尾迹"的特征.

摘要： Based on infrared physics fundamentals and natural scene simulation theories, we proposed an im-proved system for infrared scene simulating to fulfill the real-time and accuracy requirements. Firstly, we dis-cussed and improved zero-range-distance infrared radiation and temperature field calculation models. We re-formed the empirical formulations by considering the declination of the Sun to improve the accuracy of our com-putation. Secondly, after we discussed the problems of positioning the heat resource and computing the heat transmission, we incorporated and took account of infrared features of different physical materials to generate high-quality rendering effects. Lastly, we used GPU to accelerate the computation for infrared emission gradation of multiple objects in various scenes. Our system is based on Unity3D and it can construct many infrared scenes consisting of multiple objects, for instance, plants, buildings and vehicles. The comparisons of our simulation re-sults with the authentic infrared images show the effectiveness of our system. Additionally the rendering speed of 30 frames per second can meet most basic real-time computational requirements.%基于红外物理基础理论和自然场景仿真理论. 通过改进已有算法以满足红外仿真系统中的实时性和准确性2个基本要求. 提出基于Unity3D的改进实时红外仿真系统. 首先探讨并修正了部分零视距离辐射计算模型和影响温度场的主要计算模型, 在计算中考虑太阳赤纬角, 改进经验公式, 提高了计算的准确性; 然后在讨论了热源放置和热传递计算问题之后. 在红外仿真中考虑物体不同材质特性对红外效果的影响. 使得绘制结果更为逼真; 最后借助GPU 对不同场景对象多角度下的红外辐射灰度进行并行计算. 提升计算速度. 该系统基于 Unity3D 游戏引擎. 可以构建包含多种目标对象的红外场景, 如植被、建筑以及车辆; 重建的三维场景仿真效果图与实地拍摄的真实红外场景图像高度相似. 仿真实验渲染速度达到30帧/s, 基本满足实时性计算要求.

摘要： 红外仿真图像的真实度决定仿真图像的价值,提高仿真图像逼真度有重要的意义.通过对影响仿真真实度的因素进行分析,从探测器原理和建模精细度等方面构建了相应的仿真模型,增加仿真图像的真实感.根据探测器的量化原理,提出了增益控制仿真模型,提高图像的量化质量;采用可见光纹理信号调制红外能量,增加图像的纹理细节.与原方法和真实图像的实验对比结果表明,这些模型能够有效地提高仿真图像的质量,更具有真实感.%The fidelity of synthetic infrared image determines the value of simulation system,research on the mthod of improv-ing synthetic image fidelity is important.By analyzing the factors that affect the fidelity,the corresponding simulation model is con-structed to improve fidelity of synthetic image based on the principle of infrared detector and modeling precision.A gain control mod-el is proposed to improve the quantification quality according to the principle of the infrared detector,using visible light texture sig-nal to modulate the infrared energy to increase the texture details.Compared with the original method and real image,experiments show that these methods can effectively improve the fidelity of the synthetic infrared image.

摘要： 为仿真现实场景中目标和干扰的光谱分布差异,设计了一种基于双数字微镜器件(DMD,Digital Micro-mirror Device)的双通道、共口径、变焦光学引擎,包括投影光学系统和两套照明光学系统.光学引擎以红外中波和长波柯勒远心光路分别直接照明两DMD靶面,采用空间立体布局避免不同光路间干扰.设计结果表明:照明光学系统的照度均匀性优于94%;中波(3.7~4.8μm)和长波(8~12μm)内,变焦投影光学系统在10 1p/mm处的调制传递函数(MTF,Modulation Transfer Function)值分别优于0.7和0.4;系统畸变小于0.5%,满足使用要求.

摘要： 海面作为舰船的主要背景,其红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重大意义.文中介绍了三种海面发射率的计算模型:灰体模型、经验模型和理论模型,并针对红外仿真中舰船辐射场计算和海面背景红外热像模拟两方面的计算要求比较分析了这三种模型的计算结果.结果显示,对于舰船辐射场计算而言,使用经验模型已经具有足够的精度;而模拟海面背景红外热像时,在天顶角较大的情况下必须使用理论模型.

摘要： 红外仿真是一门新兴的边缘学科,在军事、国防、航天等领域有着广泛而重要的应用价值.其中,红外场景的建模和逼真度是难点和关键点,而动态红外场景投射技术是仿真技术研究的焦点.本文描述了当前最实用化的红外场景投射技术的工作原理、现状,并结合国内红外场景生成技术研究现状,探讨了我国试验场部门在红外成像制导仿真试验应用中的最优选择.

摘要： 对为实验室评估红外探测图像处理系统提供优质红外图像源而建立的实时红外仿真系统中目标表面辐射平衡温度场模拟计算手段进行了探讨.对基于有限差分理论建立的目标模型采用集总参量的热分析手段,将目标与环境离散为多个具有热容属性的节点,热容描述系统瞬态过程,将热系统内存在的导热、对流、辐射三种传热方式抽象为连接于节点间的热阻,热阻反映了各种传热方式的换热能力,实现对整个目标红外辐射的传热学描述,得到表面辐射平衡温度场.基于专业热分析软件Sinda/G的红外成像仿真系统除了采用集总参量的热分析手段的优点外,还有配合有限元后处理器软件femap的图形演示功能,以节点的色彩表示温度结果,很方便地用云图和动画显示稳态和瞬态的温度分布,实现目标红外成像仿真.

摘要： 仿真技术在复杂系统的研制过程中已经成为不可缺少的辅助工具,红外场景的计算机仿真是红外成像制导系统仿真中的关键环节,在武器制导系统的研制、检验和评估中发挥着重要的作用.本文对红外仿真技术进行了研究,较为详细地介绍了红外复杂场景的仿真过程,并给出了仿真结果.

摘要： 本发明公开了红外点源诱饵弹的红外拉偏仿真方法，涉及飞行器仿真技术领域，首先计算确定红外点源诱饵弹的标准辐射特性曲线，对该曲线分段后得到多个拟合函数，根据拉偏要求对曲线中的参数进行拉偏得到拉偏值，最后根据拟合函数和拉偏值拟合得到时域的拉偏曲线。本发明的红外点源诱饵弹的红外拉偏仿真方法能够将对红外点源诱饵弹进行拉偏仿真，以使仿真结果能够更加贴近真实场景。

摘要： 本发明公开了一种红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像序列仿真方法，主要用来生成大量测试红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像场景。其方法实现包括：采集图像背景并仿真目标图像背景，创建目标模型，设置目标航迹，合成目标图像，设置抖动参数，生成抖动偏移量，计算抖动后成像行数，计算抖动后成像信号，生成抖动目标图像，输出红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像序列。本发明具有计算量小，红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像真实度高，纹理细节特征丰富并且红外弱小目标大小，红外弱小目标信噪比，红外弱小目标运动速度，红外弱小目标航迹，红外面阵相机抖动参数可控制的优点。

摘要： 本发明公开了一种红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像序列仿真方法，主要用来生成大量测试红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像场景。其方法实现包括：采集图像背景并仿真目标图像背景，创建目标模型，设置目标航迹，合成目标图像，设置抖动参数，生成抖动偏移量，计算抖动后成像行数，计算抖动后成像信号，生成抖动目标图像，输出红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像序列。本发明具有计算量小，红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像真实度高，纹理细节特征丰富并且红外弱小目标大小，红外弱小目标信噪比，红外弱小目标运动速度，红外弱小目标航迹，红外扫描相机抖动参数可控制的优点。

摘要： 本发明公开了一种针对红外成像系统的全数字仿真系统及其仿真方法，仿真系统由仿真平台、仿真成员库、仿真信息表、多个仿真成员和仿真客户端构成，仿真平台综合管理总体仿真过程，仿真成员库存储仿真成员信息，仿真信息表存储仿真配置信息，仿真成员综合了单个或多个仿真模型，通过仿真成员客户端与仿真平台进行交互。仿真方法具体是构建并注册仿真成员，然后配置仿真过程，再由仿真平台根据仿真过程对仿真成员进行仿真推进，并在仿真完成后对所仿真的系统进行性能评估。本发明能通过已开发的仿真成员完成红外成像系统虚拟样机的快速搭建，可实现单个分系统独立仿真、多个分系统联合仿真以及整个虚拟样机的分布式协同仿真。

摘要： 本发明公开了红外点源诱饵弹的红外拉偏仿真方法，涉及飞行器仿真技术领域，首先计算确定红外点源诱饵弹的标准辐射特性曲线，对该曲线分段后得到多个拟合函数，根据拉偏要求对曲线中的参数进行拉偏得到拉偏值，最后根据拟合函数和拉偏值拟合得到时域的拉偏曲线。本发明的红外点源诱饵弹的红外拉偏仿真方法能够将对红外点源诱饵弹进行拉偏仿真，以使仿真结果能够更加贴近真实场景。

摘要： 本发明公开了一种红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像序列仿真方法，主要用来生成大量测试红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像场景。其方法实现包括：采集图像背景并仿真目标图像背景，创建目标模型，设置目标航迹，合成目标图像，设置抖动参数，生成抖动偏移量，计算抖动后成像行数，计算抖动后成像信号，生成抖动目标图像，输出红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像序列。本发明具有计算量小，红外扫描相机抖动的红外弱小目标图像真实度高，纹理细节特征丰富并且红外弱小目标大小，红外弱小目标信噪比，红外弱小目标运动速度，红外弱小目标航迹，红外扫描相机抖动参数可控制的优点。

摘要： 本发明公开了一种红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像序列仿真方法，主要用来生成大量测试红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像场景。其方法实现包括：采集图像背景并仿真目标图像背景，创建目标模型，设置目标航迹，合成目标图像，设置抖动参数，生成抖动偏移量，计算抖动后成像行数，计算抖动后成像信号，生成抖动目标图像，输出红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像序列。本发明具有计算量小，红外面阵相机抖动的红外弱小目标图像真实度高，纹理细节特征丰富并且红外弱小目标大小，红外弱小目标信噪比，红外弱小目标运动速度，红外弱小目标航迹，红外面阵相机抖动参数可控制的优点。

摘要： 本发明公开了一种提高仿真植物在红外光区反射率的方法、高反射率仿真植物及制备方法和应用；主要技术为在所述仿真植物中含有高红外反射颜料，且所述高红外反射颜料在仿真植物中的重量占比为1％wt‑5％wt。本发明提高了仿真植物对太阳光的可见光区和红外光区能量的反射，使仿真植物表面温度为8‑20°C，同时满足市场日益发展的需求。

摘要： 本发明涉及适用于红外精确制导炸弹的半实物仿真系统及仿真方法，该系统包括转台系统、图像处理计算机、仿真计算机、弹载控制计算机、舵机、转台通信总线、反射内存网络和红外目标模拟系统，通过对仿真系统结构布局的优化设计，以及功能模块的功能优化，不仅显著降低试验成本，并且提高了试验的可靠性、精确性以及实用性；本发明通过工装台、红外目标模拟系统和三轴转台替代五轴转台，实现红外精确制导炸弹的半实物仿真，不会对系统的稳定性造成影响，由于红外目标模拟系统仅含有目标点源和安装支架，系统手工操作简单轻便，方法实施简单便捷、可实施性和操作性强，能替代传统的红外制导武器的五轴转台半实物仿真系统，大大节约试验成本，具有明显的优势。

摘要： 本发明的一个目的是解决现有技术中红外仿真平台难以获取，而自主研发周期很长、开发成本很高的缺陷，而提出一种基于3D引擎的红外视景仿真平台构建方法，包括：在3D引擎中设置相机特性读入接口，用于确定红外场景灰度与红外辐射亮度的对应关系；在3D引擎中设置大气衰减特性读入接口，用于计算出大气衰减分布；在3D引擎中设置自发光特性读入接口，用于根据输入的红外波段发射率和第一修正系数实现物体的自发光特性模拟；在3D引擎中设置透射特性读入接口，用于根据输入的透射率和第二修正系数实现物体的透射特性模拟；在3D引擎中设置反射特性读入接口，用于根据金属性、粗糙度和谱因子实现物体的红外反射特性模拟。本发明适用于红外视景仿真领域。