张海[1]2001年在《目标与背景红外辐射特征的模拟仿真》文中研究说明随着红外制导和红外成像制导武器的发展，为了提高武器的性能，在武器的设计和研制阶段就必须对红外导引头的各项指标进行检测，这时需要提供目标和背景的红外特征，本课题正是针对这个需要，制作能够模拟目标和背景红外特征的红外成像目标模拟靶。 模拟靶系统研制过程包括可行性研究、整体设计、初步探索、最终的研制分析等四个阶段，需要从软、硬件两方面考虑。首先是选择模拟靶的元件阵列，并对阵列作热计算，根据元件阵列选择加热方式以及整个系统的控制系统，设计外围电路(着重解决MOS管通大电流的安全工作问题)和相应的控制软件，最后加工得到样机。 将已有目标和背景的红外特征作为数据源，在模拟靶样机上仿真目标和背景，通过红外成像仪，观测成像效果，最终在模拟靶样机上得到目标和背景红外图像的逼真再现。
成志铎[2]2011年在《地面装甲车辆的目标特性建模计算研究》文中研究说明自红外仿真软件出现后,红外仿真技术得到了迅速发展,呈现出复杂程度高、更新时间短的新趋势。针对当前红外仿真软件求解地面装甲车辆目标特性的缺陷,本文主要对以下四个方面进行了研究：1)针对红外仿真软件计算较慢的缺点,提出了一种基于降维思想的新型导热快速算法,即将叁维热传导方程的求解简化为二维热传导方程和一维热传导方程的耦合数值求解,计算结果表明该快速算法能够准确有效地加速求解叁维瞬态热传导方程,对快速预测复杂目标温度和红外辐射特征具有重要的价值。2)建立了装甲车辆和地面背景的几何模型,模拟计算了车辆在叁种不同状态下与地面背景之间的热交互作用。重点研究了坦克热动态的情况,通过对坦克在地面上行驶进行建模仿真,初步得到了坦克通过时地面产生的沉陷以及由于摩擦等因素在地面上留下的热痕迹。3)基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射以及大气传输特性,编制了目标通用红外辐射计算模块,计算了坦克目标及地面背景不同时间、不同状态下的红外辐射特征分布,并将目标的红外辐射图像与背景的红外辐射图像进行了融合,取得了良好的融合效果。4)根据模拟得到的车辆与地面背景的红外辐射特征数据,结合计算图形学、计算机图像交互技术,编制了显示末敏弹探测器的探测区域的叁维动态仿真软件,研究了末敏弹红外探测器对地面车辆目标的探测过程,该软件为末敏弹探测过程仿真、演示提供了一种极为经济有效的手段,对地面目标的隐身设计和隐身技术评估具有重要的意义。
罗来科[3]2008年在《水陆坦克与背景红外辐射特性研究》文中研究表明目标红外辐射特性研究是国内外在红外领域研究的热点之一,在目标探测、精确跟踪与制导等领域具有重要的意义。本文选择了我国最先进的登陆作战水陆坦克为研究对象,针对其中的主要内容进行研究。本文对影响水陆坦克红外辐射特性的一些主要因素进行分析,对水陆坦克与背景的红外辐射特性的建模方法进行了研究,对水陆坦克与背景红外辐射图像的合成方法进行了探讨。本文的工作主要包括以下几个方面:(1)对水陆坦克进行了网格划分根据坦克的几何结构特征,用Delaunay方法实现了水陆坦克表面的非结构化网格的划分,然后用分层的方法实现叁棱柱单元的划分。(2)建立了水陆坦克红外辐射特性模型考虑水陆坦克与周围背景之间的换热、水陆坦克自身的内热源影响以及水陆坦克各部分之间的热量传递,在构建水陆坦克的车体温度模型、射击和非射击状态下火炮身管温度的计算模型的基础上,建立了水陆坦克整体温度计算模型,系统地建立了水陆坦克红外辐射特性的分析方法,计算了水陆坦克的整体红外辐射特性。(3)建立了海滩地表背景红外辐射特性模型考虑海滩地表背景吸收的太阳辐射、大气长波辐射、海滩地表的自身辐射、海滩地表与环境间的显热交换和潜热交换等因素对海滩地表背景红外辐射特性的影响,建立了海滩地表的叁维温度场和红外辐射计算模型。提出了利用叁维温度和红外辐射模型计算复杂地面背景温度和红外辐射特性的简化方法。(4)建立了海洋背景的红外辐射特性模型建立了叁维随机海浪的数学模型,并对海浪进行了数值模拟;考虑海面自身的热辐射以及对太阳与大气辐射的反射等因素、建立海面红外辐射的模型,获得了其红外辐射特性热像。(5)提出了水陆坦克的红外热图像和背景红外热图像的生成方法根据计算机图形学的基本原理,建立了水陆坦克红外图像的生成方法。生成了背景和水陆坦克的红外模拟图像。
蔡熠[4]2017年在《H_2O、CO_2高温气体吸收带红外辐射与传输研究》文中研究指明基于反向蒙特卡罗法建立了飞行器尾焰的红外辐射模型,计算获得燃烧产物H2O和CO2高温气体的红外辐射光谱,并模拟目标辐射在大气中传输到达大气顶的过程,分析了不同大气条件参数对尾焰辐射传输的影响。本文的主要工作如下:1.建立尾焰物理模型,模拟模型内部各区域的场参数,根据HITRAN数据库使用每个子区域的参数计算其内部辐射参数,使用反向蒙特卡罗法模拟计算尾焰在中红外波段的辐射光谱;计算不同种类内核温度的尾焰辐射光谱并加以比较。2.使用通用大气辐射传输(CART)软件计算天空背景辐射和大气斜程透过率,在此基础上计算了尾焰辐射特性和目标背景对比度。分析了高度、大气模式和观测天顶角叁种因素对尾焰目标与背景对比度的影响,并由此确立大气顶卫星的最佳观测波段。3.选择最优插值法对MODIS卫星反演数据与地面探空站点二十年的月均数据进行数据同化,分别对有站点和没有站点两种情况进行分析和验证。在有站点分布的北京地区,对2016年1月每天的MODIS廓线数据进行校正,并与当天的站点实时探测结果做对比分析。在MODIS偏离真值的时候,月均数据对其的校正能够较大的减小误差和均方根误差;在误差波动不大时,校正结果与MODIS结果基本持平,有所减小。在没有站点的合肥地区,使用周围几个站点的月均数据加权平均得到合肥地区的估计月均数据,然后进行校正。选择了天气晴朗的某一天在合肥释放探空气球测量数据,进行验证。校正结果效果提升明显。4.模拟计算了大气吸收波段(2.5-2.9μm)在卷云条件下的大气反射率,分析了卷云光学厚度、粒子尺度和云高对大气反射率和大气顶背景辐射的影响。模拟分析了尾焰目标在卷云大气中传输至大气顶的辐射并计算了大气顶目标背景对比度,考虑了目标高度和卷云参数对对比度的影响。5.考虑了叁维大气辐射传输模式,计算了大气顶背景辐射分布受到云参数变化的影响;将目标辐射与叁维大气辐射传输模式进行耦合,计算了目标辐射到达大气顶的辐射分布。对飞行器尾焰进行红外辐射建模,计算大气对尾焰红外辐射传输的影响,能够为飞行器目标的侦查、识别和跟踪等领域打下理论基础。
黄伟[5]2010年在《红外靶标智能控制技术研究》文中研究表明在红外制导和红外成像制导武器的设计和研制阶段中,必须对红外导引头的各项性能指标进行检测,这就需要提供目标和背景的红外特征,本论文以红外成像技术为基础,研制了能够模拟目标和背景红外特征的红外成像目标仿真靶,并对所模拟目标的温度实现了智能控制,以便对红外成像系统的技术性能进行分析和评估。本文就外界环境对红外模拟靶标系统的影响机理进行探讨,介绍了红外靶标智能控制系统的整体设计方案、原理样机的软硬件设计过程,将需要模拟的目标红外图像的数据经处理后传输,通过控制系统把数据转换成驱动时序,再通过外围的功率驱动电路,对目标靶阵列进行加热,在目标靶上形成所模拟目标的红外特征;在总体方案优化设计的基础上,本课题提出了红外靶标模块化拼接的优化设计方法,将高分辨率模拟靶分为若干小分辨率模拟靶进行拼接,从而实现了高分辨率图像的模拟;本文同时研究了靶元体表面物质的热辐射特性,及给定目标温度场分布条件下红外辐射能量分布的影响,并根据实际环境对目标辐射和理论辐射的红外辐射对比加入了智能控制反馈环节,实现了红外靶标系统的闭环控制。
徐晋坤[6]2017年在《红外多波段目标特征分析》文中认为本文主要研究的是不同的红外波段下的目标特性分析。目标主要选取在空中飞行的战斗机,特性分析主要是对战斗机的红外辐射特性进行分析。主要工作有以下几方面:首先,绪论。本文详细介绍了本课题的研究背景、目的和意义。查阅了国内外相关方向的前沿资料,了解了相关的方法与研究成果,对本文的主要研究内容进行了详细说明。其次,红外多波段图像获取技术和目标红外辐射特性的理论基础。对于红外多波段图像获取技术,本文介绍了红外多波段探测机理、红外多波段传感器组成和工作原理。对于目标红外辐射特性,本文介绍了黑体辐射、灰体辐射、气体辐射叁种典型辐射的规律。然后,战斗机建模技术研究。本文利用了几何建模软件AutoCAD2014建立战斗机的叁维几何模型,然后利用了软件FLUENT对战斗机的发动机尾喷管、尾焰和蒙皮的红外辐射分布进行理论分析与计算。考虑到战斗机这几个部分的红外辐射强度都不同,在叁维建模和仿真分析时,要对这几个辐射变化明显的部分仔细划分,使其红外效果更为真实。之后,红外多波段图像获取特征分析。本文对不同波段的图像进行了预处理,对不同波段战斗机的亮度与细节进行了研究,对战斗机背景的对比度进行了分析,对可能的干扰进行了分析,对不同波段的图像融合进行了研究。最后,实际环境对于战斗机红外辐射特征的作用。利用了控制变量的方法,即在其他因素不变的情况下,只改变其中一个因素,分别得到机体辐射在这几种因素的影响下的变化规律。分别研究了战斗机飞行姿态、太阳辐射、战斗机飞行高度、飞行速度和云层对于蒙皮红外辐射分布的影响。
张可[7]2010年在《飞行器蒙皮红外辐射图像生成技术研究》文中进行了进一步梳理红外成像制导是以目标的全身红外辐射作为制导信息,制导精度高,抗干扰能力强,具有传统的红外点源制导无法比拟的优势,各国都非常重视红外成像制导技术的发展。在红外制导武器的开发研制过程中,需要大量的红外图像对其进行不断的测试与评估。目前获取目标红外辐射图像主要有两种方法:一是在真实战术环境条件下的试飞及实际测量;二是利用计算机进行理论或工程计算模拟仿真。前者的优势在于可以得到最直接的测量结果,逼近程度较高,但是通常难以实现,于是红外图像的计算机仿真成为了一个重要的研究课题,也成为红外成像制导系统仿真中的关键环节,本文针对这一需求,对飞行器红外图像的生成方法进行了初步探讨。本文的主要研究对象为典型的空中军事目标飞行器。首先从理论方面分析了影响飞行器红外辐射特性的多种因素,包括红外辐射源,目标的辐射特性,大气对红外辐射的衰减作用等等,建立了飞行器尾焰、尾喷管和机身蒙皮的红外辐射特性计算方法。在对机身蒙皮温度场建模时,综合考虑了气动加热,内部热传递,太阳辐射,大气辐射等周围环境的影响,建立了蒙皮红外热传导模型,对机身表面的温度场进行了精确的模拟。在对太阳辐射进行计算时,细化分为太阳直射辐射照度,天空散射和地面散射辐射照度叁个方面。之后详细论述了红外图像的生成方法。先对飞行器进行几何建模与网格划分,再对目标进行坐标转换,经过投影、消隐等手段生成飞行器蒙皮各个角度的红外图像。本文的研究在红外成像制导仿真工作中有着重要的际实意义,为红外成像制导武器的研制评估提供了有效的手段,论文的研究方法和采用的关键技术,对今后开展红外目标图像生成的研究具有一定的参考价值。
林益[8]2013年在《不同隐身措施下的目标红外辐射特性研究》文中提出本文主要探讨研究的内容为不同隐身措施下的目标红外辐射特性研究,并且在针对目标红外仿真软件的开发上进行了一定的探索与研究。主要有以下几方面：1.在商用模拟软件Fluent的基础上,针对其在目标红外仿真方面存在的局限性,综合应用命令传输技术、计算机图像交互技术,整合地面背景计算模块和红外辐射计算模块,编制了装甲车辆红外仿真程序,实现了温度、红外辐射模拟计算一体化,其实用性尚能令人满意。为红外成像仿真、演示提供了一种极为经济、有效的手段,对于装甲车辆隐身设计以及隐身设计评估具有重要的意义。2.在温度及红外辐射的理论基础上,综合考虑天气状况、太阳辐射、地面温度、天空背景等因素,使用装甲车辆红外仿真程序模拟计算车辆未采取任何隐身措施下的温度及红外辐射特征分布。一方面验证了软件的实用性,另一方面通过对不同状态(包括冷静态、热静态和热动态)下车辆的特征进行分析,得到几处易被作为探测重点的特征点。3.针对之前分析所得到几类特征点,选取目前几种较为常用的隐身措施(添加隐身涂层、添加隔热层、加长裙板和增设引射器)进行模拟计算,得到其温度及红外辐射特征图,通过与之前计算所得未采取隐身措施时的特征图进行比较分析。此外,计算探测器在车辆采取隐身措施前后所接收到的辐射功率,以数据图的形式更直观的对不同隐身措施的隐身效果进行比较分析,确定不同隐身措施所取得的效果。分析结果表明几类隐身措施都能在一定程度改善车辆的特征分布,对车辆隐身设计以及评估具有一定指导意义及参考价值。
林向阳[9]2008年在《空中目标与背景的红外图像仿真技术研究》文中指出红外技术已广泛应用于军事和民用领域,基于红外技术自身的特性及其在军事领域的重要性,各发达国家都争相发展红外技术。红外仿真技术是红外技术中的一个分支领域。很多限制条件下无法获得的红外图像均可由计算机仿真生成。随着现代科技和计算机技术的发展,使用计算机对红外图像进行纯软件模拟仿真成为可能。基于红外图像仿真在军事上的广泛应用,空中目标和背景的红外仿真以及合成技术成为一个重要的发展方向。本文对红外图像的成像机理、红外成像仿真的对象分类和红外图像仿真的基本原理进行了研究。确定空中目标和背景的红外图像仿真技术为研究范围,对飞机目标和云背景的红外图像仿真技术,以及红外图像在大气中的传输处理与目标和背景红外仿真图像的合成技术进行了重点研究。在飞机目标的红外图像仿真研究中,首先使用3DMAX软件建立了飞机目标的几何模型,并以传热学和红外辐射基本原理为基础,分别就低速运动目标的红外成像模型和高速运动目标的红外成像模型建立目标表面片的叁维热平衡方程,经过半经验模拟近似仿真方法,仿真生成飞机目标的零视距红外图像。在云背景的红外图像仿真研究中,针对云背景的红外图像特点,采用基于图像统计模型的仿真方法,对真实红外云背景图像的小波系数的统计特性进行分析,本文采用小波变换中的Curvelet变换和Steerable Pyramid小波分别对输入的真实红外图像进行统计分析,得出云背景基于两个小波系数的统计特性,在此基础上对云背景红外成像图像进行仿真。为了更好地达到真实红外图像的效果,我们利用经典的MODTRAN模型仿真出不同天气状况下的大气对红外目标仿真图像传输的影响,然后与仿真的云背景红外图像进行合成。最终生成含有飞机目标的云背景的红外仿真图像。
刘星[10]2018年在《红外诱饵弹辐射特性与目标成像仿真技术研究》文中研究指明红外诱饵弹是一种能有效诱骗和干扰红外制导武器的重要装置。在现代战争中,红外诱饵干扰有着较高的干扰效率并且效费比很高。作为一种诱导欺骗式的红外防御装备,会产生与目标相类似的特征,使得红外寻的武器对真假目标难以辨别。因此,研究红外诱饵干扰条件下的目标红外特征及红外图像对于抗干扰目标识别具有重要的意义。飞行器释放的红外诱饵在燃烧过程中会导致邻近的机身蒙皮反射的光照强度成倍增加,研究反射红外特征,为红外精确制导武器在红外诱饵干扰条件下的目标识别与跟踪提供了一个新的方案和思路。本文主要是根据红外诱饵弹的结构特点和燃烧的辐射特性,分析建立了相应的数学模型,并基于红外诱饵弹燃烧时机身蒙皮光照反射的模型进行动态仿真,合成了红外图像。本文的主要研究内容有:(1)根据红外诱饵弹的几何构造、运动规律及基本的工作原理等,分析了其物理气动特性和性能指标影响因素,并建立了红外诱饵弹的气动数学模型。分析了诱饵弹的药剂成分、燃烧特征和燃烧的机理,完成了诱饵弹红外辐射特性的计算仿真。(2)通过分析几种计算机图形学中常见的光照模型,建立了诱饵弹在飞行器蒙皮上的BRDF光照反射模型。利用Unity3D完成了所需要的模型仿真,创建了飞行器蒙皮反射红外诱饵弹光照的叁维动态场景。(3)基于SolidWorks建模软件建立了飞行器叁维实体简化模型,用ICEMCFD对其进行网格划分,利用Fluent软件设定需要计算的边界条件完成了飞行器温度场特性的计算和仿真。(4)基于Unity3D对飞行器投放诱饵弹的过程进行了动态仿真,并将动态仿真转化成红外视频中的图像帧。根据红外成像原理和探测器中存在的串扰效应,处理成接近真实的红外仿真图像,并与实拍的红外图像进行了对比验证。经过以上理论计算和仿真,本文初步实现了在红外诱饵干扰条件下F22红外序列图像的仿真,经过仿真合成的红外图像含有容易辨别的特征,与真实的红外视频较吻合,为下一步的目标识别奠定一个很好的基础。
参考文献：
[1]. 目标与背景红外辐射特征的模拟仿真[D]. 张海. 南京理工大学. 2001
[2]. 地面装甲车辆的目标特性建模计算研究[D]. 成志铎. 南京理工大学. 2011
[3]. 水陆坦克与背景红外辐射特性研究[D]. 罗来科. 南京理工大学. 2008
[4]. H_2O、CO_2高温气体吸收带红外辐射与传输研究[D]. 蔡熠. 中国科学技术大学. 2017
[5]. 红外靶标智能控制技术研究[D]. 黄伟. 长春理工大学. 2010
[6]. 红外多波段目标特征分析[D]. 徐晋坤. 哈尔滨工程大学. 2017
[7]. 飞行器蒙皮红外辐射图像生成技术研究[D]. 张可. 南京航空航天大学. 2010
[8]. 不同隐身措施下的目标红外辐射特性研究[D]. 林益. 南京理工大学. 2013
[9]. 空中目标与背景的红外图像仿真技术研究[D]. 林向阳. 哈尔滨工业大学. 2008
[10]. 红外诱饵弹辐射特性与目标成像仿真技术研究[D]. 刘星. 电子科技大学. 2018
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