非均匀性是影响数字微镜器件（Digital Micro-mirror Device, DMD）红外场景产生器投射红外场景质量的主要因素之一, DMD红外场景产生器必须经过非均匀性校正才能满足复杂环境下红外成像设备内场仿真试验的应用要求。给出了 DMD红外场景产生器的非均匀性校正流程；提出了一种更适合于现有测试条件的变尺度稀疏网格非均匀性测量方法；采用线性化和分段校正进行离线数据处理；采用“在线查表法”进行实时非均匀性校正。仿真结果表明: 经过变尺度稀疏网格测试法及非均匀性实时校正算法, 可将非均匀性降低至 0.5%左右, 显著提高了 DMD红外场景产生器的红外场景仿真质量。

无人机红外辐射特性建模及图像仿真计算具有重要意义。利用CFD软件计算无人机温度分布, 建立了蒙皮稳态温度数据库和满足精度需求的温度插值算法, 实现了无人机蒙皮温度的插值计算; 提出网格编号投影思想, 改进基于深度缓存的正交投影方法, 建立了适于红外图像的二维投影算法; 基于无人机辐射、大气传输和探测器响应的光谱特性, 采用光谱积分方式计算无人机光谱及波段红外特性和图像序列, 建立了无人机红外辐射计算模型。对无人机红外辐射特性和模型计算速度进行了分析, 并与某型无人机实测数据进行了比对, 结果表明: 模型计算误差小于20%, 可用于仿真实验测试与分析。

针对某激光导引头检测中输出弹目视线角速度误差较大的情况, 分析指出弹目视线角速度噪声是角跟踪回路中探测器噪声、弹体扰动和摩擦等干扰力矩共同作用产生的。根据导引头控制原理建立了其稳定跟踪回路模型, 定量分析了这些误差因素对导引头稳定跟踪性能和弹目视线角速度输出指令的影响程度。然后实测分析了激光导引头输出弹目视线角速度噪声特性, 建立了其与弹目距离的函数关系, 并将其加入某制导**制导模型中进行仿真。结果表明: 加入弹目视线角速度噪声后, 弹体滚转姿态角变化较大, 舵偏角变化也较大, 近距离时由于角速度指令噪声较小对全弹道及脱靶量的影响比较小, 这与实际检测结果相符较好。但近距时当角速度指令处于噪声峰值处, 弹偏离后来不及修正可能会对导弹的近距攻击区有影响, 研究方法及结论对导引头的实际研究测试及弹的战术使用均有一定的参考价值。

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。

介绍了基于DMD红外动态场景投射器的红外捕获跟踪设备辐射式仿真试验系统。分析了DMD场景投射器成像原理, 研究了其与被测系统光学匹配条件及调整方法。分析了DMD场景投射器灰度等级调制原理, 研究了其与被测系统信号同步条件及调整方法, 并对信号同步过程中可能出现的现象进行了分析。分析了影响DMD场景投射器至被测系统探测器能量传输的主要因素, 研究了DMD场景投射器辐射特性定标方法、及与被测系统能量匹配方法。利用所设计的仿真试验系统及试验方法, 针对某型红外捕获跟踪设备开展了辐射式仿真实验, 对被测系统部分性能指标进行了初步的考核。

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。

根据导弹蒙皮温度场气动加热、辐射换热和内部导热耦合作用机理，对导弹蒙皮温度场进行数值计算，分析了飞行速度和环境温度对导弹蒙皮温度的影响关系，建立简化模型模拟了非稳态条件下蒙皮温度变化，并与稳态计算结果比对分析。结果表明：导弹蒙皮温度与导弹马赫数的平方、环境温度有良好的线性关系；环境温度以 0.5 K/s速率降低时 5s后导弹蒙皮简化模型非稳态计算结果与稳态计算结果有约 2.4 K的差异。

非均匀性是焦平面红外成像设备的固有特性，影响成像质量。介绍了非均匀性产生的原因、校正方法及校正残差的描述方法。从理论上分析计算了不同校正方法的校正残差及其变化规律。并针对某 VOx非制冷热像仪实测图像数据计算了不同校正方法、不同温度下的校正残差大小，得出在使用单点校正方法测量时尽量将校正温度点选在测量对象温度(等效黑体温度)分布的中间位置及使用两点校正时校正温度尽量设置在测量对象温度区域(等效黑体温度)两侧的结论。

仿真试验中, 目标辐射特性计算精度影响红外成像设备作用距离的测试精度, 反射辐射是目标辐射特性的重要组成部分, 针对空中目标的反射辐射特性进行建模并给出了工程计算方法, 该方法考虑了空中目标反射天空背景辐射、反射太阳直射辐射、反射地面背景辐射。针对某空中目标进行了理论计算, 并与实测数据进行了对比, 结果表明该方法精度较高。

阐述了红外侦察告警设备作用距离等效折算的重要性及常见方法, 推导了不同气象条件下基于飞机目标表观辐射亮度、目标背景表观辐射亮度差的红外辐射等效折算公式, 并对其中的假设近似进行了修正计算。通过折算表明: 折算后的图像与参考实测图像从灰度分布与变化趋势一致性上符合较好, 证明了提出的红外辐射等效折算方法的合理性。