基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段(8~12 μm)时, DMD的衍射效应对系统的成像对比度造成较大影响。为使系统获得高对比度的红外图像, 需要对DMD的衍射特性进行分析。首先根据DMD的结构和工作原理, 将DMD等效为一特殊的二维闪耀光栅, 并利用光栅衍射理论和傅里叶变换, 推导出DMD二维光栅衍射模型; 然后利用MATLAB对DMD在8~12 μm波段的衍射模型进行仿真计算; 最后对仿真结果进行了实验验证。通过仿真计算和实验分析得出结论: 基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段时, 照明光束需要选取合适的入射角; 当入射空间方位角为0°, 入射天顶角为44~48°时, 目标模拟器生成的红外图像对比度达到最佳,系统成像质量最好。

研究了一种红外场景/点源目标模拟器.模拟器由一路红外场景、一路点源目标和四路点源干扰组成.模拟器包括点源目标/干扰通道、中继光学系统、成像通道、多目标复合系统、运动控制系统和机械支撑及连接结构,可以同时模拟一路点源目标,四路点源干扰和一路红外场景.对模拟器进行实验研究,模拟器所生成红外图像的空间分辨率达到10 lp/mm,模拟器点源光斑尺寸最小为42μm,最大为499μm.该模拟器已经成功应用到半实物仿真试验中.

电阻阵列是一种出射式红外场景投射器, 为了改善投射图像质量, 提高半实物仿真可信度, 需要对电阻阵列的非均匀性进行实时校正。对电阻阵列结构和原理的分析表明非均匀性表现为一种固定模式的空间噪声。对辐射像元响应特性的研究发现电阻阵列的输入输出呈现非线性特性, 非均匀性的本质是辐射像元间响应特性的差异。基于先验信息对辐射像元驱动数据进行补偿, 对电阻阵列的非均匀性进行校正。对辐射像元的非线性进行预处理, 降低校正对先验测试数据的要求。采用分段线性插值实现在线校正算法, 提高校正算法的实时性。数值仿真结果表明: 该方法可将电阻阵列的非均匀性降低到 1%以下, 在 128×128和 256×256像元规模下均可保证 200 Hz的处理速度。基本满足红外成像半实物仿真对图像质量和帧频的要求。

针对高空红外场景模拟的需要，提出了模拟低温背景红外场景的新物理概念和半实物仿真实验装置。将锗单晶制作的初始透明的半导体屏放置于低温系统前端，通过控制其小于禁带宽度的局部辐射系数，在室温下（≥27℃）得到低温背景（≥－30℃）的红外场景。对液氮槽和半导体致冷器生成的冷背景的效果、辐射功率差随写入光功率的变化及低温背景和目标的温度对比度进行了实验测试。实验结果表明，液氮生成的冷背景可达－30℃，半导体致冷器为3℃；在一定范围内增大写入光的功率可以提高半导体屏的转换效率，写入光功率过高会造成辐射功率值的饱和；随着写入光功率的增加，温度对比度也大幅升高。