红外与激光工程
2021, 50(12): 20210161
1 中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003
2 哈尔滨工业大学 工信部空天热物理重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
建立了一种包含蒙皮和尾焰的空中目标红外辐射成像GPU并行计算方法。采用SLG模型计算尾焰辐射气体的红外特性，采用LOS方法求解尾焰红外辐射传输方程，根据本体与三维尾焰的成像几何关系，采用正向光线追迹方法计算蒙皮辐射成像，采用反向光线追迹方法计算尾焰辐射成像，建立了目标投影算法，并在蒙皮投影计算模块和尾焰辐射计算模块采用CUDA并行提高计算速度，实现了探测器入瞳处目标红外光谱图像的快速计算。结果表明：投影成像算法可准确生成设定条件下的目标图像，目标红外图像辐射分布与温度分布一致，尾焰辐射强度计算结果与实验结果符合较好，CUDA并行算法可有效提高程序的计算效率，当计算量较大时，蒙皮投影模块的计算加速可达百倍以上。
红外辐射 空中目标 图像仿真 CUDA并行计算 infrared radiation aerial target image simulation CUDA parallel compute 红外与激光工程
2020, 49(4): 0404003
中国洛阳电子装备试验中心,河南 洛阳 471003
为了研究脉冲激光辐照CMOS相机时拍摄图像产生间断现象的原因, 利用1 064 nm脉冲激光对卷帘快门式CMOS相机进行了辐照实验。在获得的图像中观测到了间断现象, 表现为垂直方向上的亮区和暗区, 计算表明各帧图像中暗区的行数为固定值。根据CMOS图像传感器积分方式和扫描机制, 分析了图像间断现象的形成机理为卷帘快门式CMOS存储的不同时性。理论计算结果与实验结果一致, 并理论分析了完全无暗区图像存在的原因。提出了基于多帧间断图像采用拼接手段获得完整连续图像的方法, 得到的图像与直接拍摄图像基本一致。
脉冲激光 辐照效应 图像传感器 pulse laser CMOS CMOS irradiation effect image sensor 红外与激光工程
2019, 48(3): 0306002
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
在开展激光对光电成像系统的干扰实验时, 观察到光电探测器上多组圆环条纹并存的现象, 并采用对光学系统拆解、测量、建模重构和光线追迹的方法揭示了每一组圆环条纹的产生机理。首先, 对实验所用的光学系统进行拆解, 测量各个镜片的曲率半径、厚度、通光孔径等几何结构参数, 并采用TRACEPRO光线追迹软件建立了该光学系统的理论模型。基于该光学系统模型, 追迹大量光线经光学系统传输后在光电探测器上的能量分布, 分析每一种能量组分的来源, 发现多组圆环条纹的出现是由于不同激光能量组分的干涉效应而产生的, 并揭示了产生每组圆环条纹的对应能量组分。文中的研究结果可为激光对光电成像系统的干扰效果评估提供技术支撑。
光电成像系统 圆环条纹 光学系统模型 光线追迹法 optoelectric imaging systems circular fringes model of optical system ray tracing method 红外与激光工程
2017, 46(10): 1003004
为了研究不同入射角下的激光干扰效果, 采用逐步调节光轴指向的方法, 对不同入射角下的干扰效果进行了实验研究和理论分析, 取得了不同入射角下激光束在探测器上光斑位置、接收能量和光斑形状的数据。结果表明,光斑位置随入射角的增大而线性移动, 对于本文中的光电成像系统而言, 移动速率为入射角每增加0.1°,光斑偏离探测器中心16个像素; 接收能量随入射角的增大而减小, 对于本文中视场角为8°的光学系统而言, 减小的幅度不超过1%; 不同入射角下的激光光斑形状满足空间平移不变性。这一结果对开展激光干扰光电成像系统试验是有帮助的。
激光技术 空间平移不变性 入射角 光电成像系统 laser technique space shift invariance incident angle electro-optical imaging systems
1 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
2 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
激光干扰CCD时光的传输过程的研究, 对激光干扰CCD干扰图像的仿真、干扰效果的分析等具有重要意义。理论分析了考虑探测器表面反射时的激光干扰CCD时光的传输过程。由于透镜的作用, 首先激光会聚焦到探测器表面。聚焦光会被探测器表面反射。由于CCD探测面是网格状分布, 反射光的分布会被这一结构调制。反射后的光经过透镜, 会成像在某些平面上。根据透镜中光的传输计算发现, 因为透镜的傅里叶变换作用, 光阑平面上会出现周期性的亮点分布。由于光阑平面上不透光的部分的反射, 亮点会再次成像在探测器表面上。仿真了亮点被光阑平面上不透光部分的反射后, 经过光阑后面的透镜又成像在探测器上的过程, 得到了规则的周期性的亮点分布。实验结果验证了这一理论。
激光干扰 光传输 规则亮点 laser jamming CCD CCD laser transmission regular periodical spots 红外与激光工程
2016, 45(11): 1106007
辐射定标数据在目标辐射特性数据测量和仿真试验应用中均有重要作用。首先对焦距固定红外探测系统外场定标方法进行了初步分析。采用近距离直接扩展源法、远距离扩展面源法和平行光管定标法对焦距固定红外探测系统进行了定标实验研究。实验发现: 近距离直接扩展源法对旋转的红外探测系统不适用; 远距离扩展面源法对路径辐射、路径透过率和环境辐射修正较为困难; 平行光管定标法操作较为麻烦, 但考虑目标特性数据的有效性和实用性, 需考虑平行光管定标。文中对焦距固定红外探测系统辐射外场定标技术改造研究、红外目标特性测量系统研制具有较大的参考意义。
定标实验 定标方法 红外探测系统 calibration experiment calibration method infrared detecting system 红外与激光工程
2016, 45(12): 1204004
高低海拔地区气象环境迥异，将对可见光目标背景对比度产生影响。通过分析高低海拔地区到达探测系统前目标可见光对比度随月份变化，得到高海拔地区目标背景对比度优于低海拔地区。分析了高海拔地区太阳直射照度随气象参数变化、高低海拔地区辐射参数随月份的变化，指出高海拔地区能见度是影响其目标背景对比度的主要因素。各个月份平均气象条件下高海拔地区目标背景亮度约为低海拔地区一倍以上，将使得在低海拔地区使用的可见光探测系统直接饱和。
可见光探测系统 对比度 高海拔 实测气象数据 visible detecting system contrast high altitude measured meteorological data
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
提出一种采用数字图像注入式方法进行红外成像导引头闭环仿真和性能测试的方法。由于注入式仿真试验时红外导引头的红外探测分系统被图像仿真和图像注入设备取代不参与工作, 故导引头稳定跟踪回路性能会发生变化。为使注入式闭环仿真试验结果准确可信, 建立了评价红外成像导引头仿真试验和实际工作两种情况下稳定跟踪回路性能一致性的指标体系, 给出了一致性评估方法。 最后, 建立了红外成像导引头稳定跟踪回路仿真模型, 开发了红外导引头数字图像注入式闭环半实物仿真试验系统并在一导引头实物平台上开展了实验。结合建模仿真与实验验证手段得到了红外导引头数字图像注入式闭环半实物仿真试验系统的边界能力。结果表明: 在失调角延时小于73 ms, 失调角误差小于0.18°, 目标运动最大角速度小于1(°)/Hz时, 导引头在注入式仿真试验和实际工作两种情况下的稳定跟踪性能可保持一致。 实验结果为红外成像制导**快速形成图像注入式闭环试验鉴定能力奠定了基础。
红外成像导引头 图像注入式闭环试验 边界能力 一致性评估 IR imaging seeker image injection closed loop simulation test limit capability consistency evaluation
1 洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
烟幕具有对红外波段的吸收、反射和散射等特性,可以导致红外成像系统接收到的能量大大衰减,降低其探测能力。烟幕的运动特性、形态特性和透过率分布等对红外成像系统干扰效果均有影响。在分析红外探测系统响应和烟幕透过率特性的基础上,基于实测烟幕数据仿真了单发烟幕的辐射特性、运动特性、形态特性和透过率分布。结果表明基于实测烟幕数据的烟幕仿真较好地体现了烟幕形态特性和运动特性等对红外探测系统跟踪性能的影响,为红外烟幕的仿真提供了一种有效的方法。
红外烟幕 干扰特性 红外探测系统 实测数据 infrared smoke screen jamming characteristics infrared detecting system field testing data
