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中长波双色目标和干扰模拟仿真技术.docx
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中长波双色目标和干扰模拟仿真技术.docx
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0. 引 言
随着光电对抗技术的不断发展,诱骗红外探测系统的能力及方式也逐渐多样化、复杂
化,促使探测系统的抗干扰能力也要不断进步和发展。而红外双色复合导引模式能够取长
补短,有效解决单一导引模式自身使用条件限制问题
[1]
,提升导弹全天时/全天候适应能
力、反隐身/抗干扰能力,提高打击目标精度。同时,多光谱干扰技术近年来也正迅猛发
展,为了能在复杂战场环境中发挥作战效能,在双色探测系统研制、开发、设计等阶段,
需要采用相应的方法对抗干扰性能进行模拟、仿真及测试等实验验证
[2-4]
。而国内现阶段缺
少中长双色半实物验证手段,典型目标、自然背景以及人工干扰多光谱特征半实物模拟逼
真度有待验证。
文中基于中长波双色探测系统抗人工干扰性能验证需求
[5-7]
,对中长波双色目标和红外
诱饵模拟仿真技术
[8]
进行研究和分析。建立某型战机和某型坦克目标中长波红外辐射模
型,同时搭建红外诱饵中长波红外辐射模型以及运动模型。最后,基于中长波双色半实物
仿真系统输出典型目标投放红外诱饵中长波红外仿真图像给某中长波双色产品,完成模拟
仿真效果验证。
1. 中长波双色半实物仿真系统
1.1 系统组成
中长双色半实物仿真系统由双色目标模拟器,包括中波 MOS 电阻阵目标模拟器和长
波 DMD 红外成像模拟器,目标模拟器控制台与控制计算机、弹体姿态控制台与控制计算
机、主控计算机以及产品接口计算机组成,以 VMIC 网络为通讯介质,构成分布式实时半
实物仿真系统
[8-11]
,具体组成如图 1 所示。
图 1 中长双色半实物仿真系统
Fig. 1 Medium and long wave dual-color hardware-in-the-loop simulation system
下载: 全尺寸图片 幻灯片
如上图所示,主控系统可以同步控制弹体姿态模拟系统、目标姿态模拟系统、双色红
外成像模拟器控制系统、弹体运动模拟系统以及探测系统的控制系统。通过弹体运动模拟
系统设置不同弹道参数生成弹体和目标姿态模拟系统的控制指令、生成双色红外成像模拟
器控制系统的目标与导弹运动参数,开展各典型弹道动态仿真。双色红外成像模拟器控制
系统可设置双色目标/干扰模拟的控制参数,包括目标、干扰类型以及干扰投射参数、导弹
飞行时目标的能量变化参数等;弹体姿态模拟系统和目标姿态模拟系统可以模拟目标相对
导弹运动的视线角速度;探测系统的控制系统完成双色探测系统上电启动,控制探测系统
实现陀螺指向搜索、跟踪,同时能够实时采集仿真过程中探测系统的相关输入输出信息,
实时完成探测系统状态参数设置和工作状态控制。
1.2 双色成像原理
中长双色半实物仿真系统核心部分是双色红外成像模拟器控制系统,由中波 MOS 电
阻阵目标模拟器、长波 DMD 红外成像模拟器、双色通道定向复合光学系统组成,其双色
红外成像原理示意图如图 2 所示。
图 2 双色成像原理
Fig. 2 Principle of dual-color imaging
下载: 全尺寸图片 幻灯片
中波 MOS 电阻阵
[9~10]
目标模拟器采用 MOS 电阻阵作为核心器件,每个像素可单独控
制加热,不需要照明光源,辐射温度范围大,具备模拟中波红外波段成像的优势。同时,
国内 MOS 电阻阵列规模已经达到 512×512,帧频最高达 200 Hz,五年内 MOS 电阻阵分辨
率将达到 1024×1024;长波 DMD 红外成像模拟器,采用数字微镜阵列(Digital Micro
mirror Device)作为核心器件,以可控温的面源黑体作为光源,采用反射式原理,通过对
DMD 芯片的调制输出动态图像。分辨率高,可达 1024×768 或更高,模拟辐射温度范围相
对较小,一般为常温~100 ℃,为此用来模拟长波红外波段成像。
双色通道定向复合光学系统包含三反系统、双通道复合扩束场镜。其作用是将中波
MOS 电阻阵以及长波 DMD 系统产生的红外辐射通过透镜合成光束经过第一平面反射镜、
第二平面反射镜、第一主反射镜、第二反射镜以及扩束场镜完成三次反射,入射合成光束
通过双通道复合定向光学系统复合、准直、扩束后出射提供给双色探测系统入瞳面,双色
合成出射光束达到系统完善耦合的目的,详细过程如图 3 所示。
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