长春电子科技学院 电子工程学院, 长春 130022
直线运动动态目标发生器用于检测与标定光电跟瞄吊舱的动态分辨率、跟踪带宽等性能指标。动态目标发生器内置平行光管用于模拟无限远动态目标, 动态图形置于光管的焦平面并做变速直线运动模拟地面景物的移动动态。发生器内的平行光管由于其长焦距、大口径、大视场的特点, 其二级光谱需重点考虑, 基于复消色差理论, 矫正二级光谱并平衡场曲等其余像差。设计了1m焦距、口径100mm、视场角为5°的大视场、长焦距无限远目标模拟光学准直系统。设计结果表明, 光学系统的传递函数优于0.3@100lp/mm, 畸变≤0.03%, 沿轴色差远小于焦深, 有效地矫正了二级光谱。采用分辨率板法检测光学系统的轴上、轴外点的空间分辨率, 检测结果表明光管的空间分辨率均达到20组152lp/mm, 满足系统要求。
动态目标模拟 平行光管 复消色差 长焦距 光学系统设计 dynamic target simulation the collimator apochromatism long focal length optical system design
长春电子科技学院电子工程学院，吉林 长春 130114
直线运动动态目标模拟系统可提供相对航空相机做像移直线运动的无限远动态目标，用于检测航空相机的动态分辨率指标。针对动态模拟系统中的大视场长焦距的准直光学系统完成了复消色差光学设计，结合鉴别率板、精密直线滚动导轨、直线电机等共同组成了动态目标发生装置。根据航相机像移速度方程设计了动态目标模拟的运行轨迹，在LABVIEW虚拟仪器平台上采用比例-积分-微分算法控制直线电机实现了运行速度10~900 mm/s、匀速段瞬时速度误差≤1%的动态目标模拟。结果表明，优化后的光学系统传递函数优于0.2@100 lp/mm，畸变≤0.03%。
光学设计 动态目标模拟 航空相机 平行光管 比例-积分-微分控制 LABVIEW 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1922003
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳471009
2 航空制导武器航空科技重点实验室, 河南 洛阳471009
为了准确地对红外多波段成像制导**作出评估, 红外多波段目标模拟技术成为国内外的研究热点。从系统组成、工作原理、技术指标和特点等方面, 详细介绍了国外半实物仿真红外多波段目标模拟系统近年来的发展状况。这对后续国内红外多波段目标模拟技术的发展具有一定的参考借鉴意义。
半实物仿真 红外 多波段 目标模拟 hardware-in-the-loop simulation infrared multi-band target simulation
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
以同轴三反像差理论为基础,运用仿真软件确定满足设计要求的初始结构参数,基于三镜同轴,入射光束离轴,主镜和三镜顶点相交的光学设计理念,设计出一种易于装调、精度保证的离轴三反光学系统。该系统结合数字微镜器件目标生成器为装甲车辆提供动态实时模拟目标。该光学系统的工作波段为200~1200 nm,焦距为2800 mm,视场为2°,入瞳直径为350 mm。设计结果表明,本光学系统最大相对畸变为0.1056%,各视场的波像差均优于λ/40(主波长λ=636.3 nm)。在70 lp/mm下,本系统的调制传递函数(MTF)均优于0.54,接近衍射极限,成像质量好,满足无穷远动态目标模拟需求;对加工和装配进行公差分析后可知,光学系统的MTF值大于0.4。
光学设计 动态目标模拟 离轴三反光学系统 公差分析 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 012203
天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
目标仿真是一种能够降低**测试时间与成本的技术。使用长波红外激光器投射光斑到屏幕上进行目标仿真时, 往往会在屏幕上产生拖尾现象, 使点状目标难以在屏幕上保持原有形状, 严重干扰对目标的精确识别, 降低测试精度。通过理论分析了激光功率、激光斑移动速度以及屏幕材料等因素对拖尾的影响, 并通过系列的对比实验进行验证。首先, 在相同的激光斑移动速度下, 激光功率越高, 拖尾现象越明显; 其次, 在激光功率相同的条件下, 激光斑移动速度越慢, 拖尾现象越明显; 最后, 不同的材料对10.6 μm激光的吸收能力有很大的差别, 散热性能越差, 拖尾现象越明显。结果证明: 采用根据激光斑移动速度实时调节激光功率以及使用适当热物理性质的屏幕材料的方法, 可以有效消除和减轻拖尾现象。
拖尾现象 长波红外激光 激光辐照 红外目标仿真 trailing long-wave infrared laser laser irradiation infrared target simulation 红外与激光工程
2019, 48(7): 0704004
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
提出了一种应用于红外目标仿真的模型。利用训练后的条件深度卷积生成对抗网络,只需输入随机噪声和类别标签,便能够自动产生预期类别的红外目标仿真图像。在手写数字数据集(MNIST)和红外数据集上分别训练模型参数,再进行自动生成实验,均可以产生高真实度的样本图像;将判别网络提取的特征用于分类实验,并将所提方法合成的图像用于数据增强,以提升分类器性能。研究结果表明,所提方法能够有效模仿红外辐射特征。
成像系统 红外图像 目标仿真 深度学习 条件深度卷积 生成对抗网络
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 天津工业大学, 天津 300387
为满足搭载平面反射镜的高精度二轴机械转台为核心的激光点目标球幕投影系统仿真目标点的时间精度与位置精度要求, 提出在具有高实时性和时间精度的RTX (real-time extension)64实时扩展系统环境下开发和运行的计算机控制软件的设计方案。使用实时CAN总线通信与以太网结合的通信控制方法, 实现各子系统之间的数据通信和协同控制, 提升运动目标模拟的位置精度和时间精度。在20 ms的同步控制时钟周期下, 重复实验中模拟目标点的误差最大值分别为0.005 34°与0.004 04°, 符合激光点目标球幕投影系统的模拟精度要求, 证明该实时控制软件的设计方案可行。
仿真技术 实时系统 软件设计 目标模拟 球幕投影 simulation technology real-time system software design target simulation global screen projection
空军工程大学 防空反导学院，陕西 西安 710051
针对红外成像导引头在复杂干扰背景条件下难以获取动态性能指标的问题，分析了红外成像导引头动态性能参数体系，基于红外图像注入技术设计开发了动态指标测试系统。该系统能够模拟典型的红外目标和干扰信号，并对导引头输出信号进行采集、处理和分析，最后给出动态性能测试结果。通过对某型号红外成像导引头的测试和验证，证明了该系统工作高效、稳定，为红外成像导引头的动态性能测试提供了有效的方法和手段。
动态性能 红外成像导引头 目标模拟 虚拟仪器 dynamic performance infrared imaging seeker target simulation virtual instrument
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 通用光学定标与表征技术重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230031
针对复杂空间环境下光学遥感器的成像性能模拟测试需求, 设计了一种大动态辐照、高对比度的空间环境模拟系统, 包括太阳模拟器和暗目标模拟器.根据空间太阳光及地表反照光的辐照特性, 采用氙灯电流调节及增加多孔衰减屏法实现太阳模拟器的大范围辐照度可调.通过对材料表面进行散射特性分析, 设计了具有光陷阱结构的暗目标模拟器, 以模拟相机视场内的暗弱观测目标.实验结果表明: 该系统可以出射光斑尺寸为1 000 mm×1 000 mm, 辐照度范围为0.4~1 260 W/m2, 辐照不均匀性可达±4.82%, 暗目标模拟器的消光比可达1×10－7.该装置解决了空间强干扰光背景下暗目标成像性能的定量化测试难题, 为光学遥感器的成像性能检测提供了一个可靠的平台.
空间环境 太阳模拟器 暗目标模拟器 杂散光测试 消光比 Space environment Solar simulator Dark target simulation Stray light test Extinction ratio 光子学报
2017, 46(10): 1011003
