红外双波段目标模拟器方案与光学系统设计

" > A) %它利用两 段目标模拟 器 $ 结 构 图 如 图 % 所 示(
套独立的 光 学 系 统 $ 分别产生两条可调谐能量的 在出瞳处进 行 图 像 融 合 后 并 被 探 测 器 接 收 $ 光路 $ 由于两个 波 段 的 光 路 分 离 $ 它们可以独立调节发
图 # 系统的侧视结构图 : # ; #= # ! % & 3 * / + 3 / * %" ) & & 3 % ' 6
-@ A #-
! " 应用光学 # 等& 红外双波段目标模拟器方案与光学系统设计 $ % &$ ! " " 钱育龙 $
引言
在 红 外 双 波 段 导 引 头 研 制 的 末 期$ 需要对红 外双色制 导 系 统 的 性 能 进 行 准 确 的 评 估 $ 景象仿
% > ) 真技术可以满足这种需求 % 景象投影的方法 ( 就
射源的能 量 大 小 从 而 实 现 不 同 能 量 比 的 模 拟 $ 可
) @ > ' % 但这种设计方式存 以不仅仅局限于黑体辐射 (
在着一定的不足 & 使用 了 # 个 景 象 生 成 器 件 $ 两套 不仅 提 高 了 研 制 成 本 $ 而且需要进 光学传递系统 $ 行图 像 融 合 $ 对 系 统 的 要 求 较 高$ 设计难度比 较大 % 为 了 解 决 上 述 问 题$ 本文提出一种仅使用一 个景象生成器件和 一 套 投 影 系 统 的 双 波 段 目 标 模 拟器的方案 $ 降低光 学 系 统 的 复 杂 程 度 $ 但是仍然 可以自由调节# 个波段的能量比值 $ 用+ 一套 , 系统 实现双波段模拟器的设计 %
7 2 & 3 * . + 3 J P + ) * P6 P 3, . 8 2 8) / 6 P 3 6 + 4 2 6 2 ) , . 4 * . > Q , 46 + 3 6 8 2 D * . 6 ) + 6 + 3 6 8 2 D * . 6 ) + G F G G * 8 2 , , . , 3G 3 , 3 + 6 ) +, 4) , 31 + ) 3 7 6 2 ) ,8 8 6 3 DX 81 * 6* )8 ) . U 36 P 31 + ) Q . 3 D) /P 2 P G) F) W F 16 G 7 ) 8 6, 4+ 3 . 6 2 U 3 . ) D . 3 T8 6 + * 7 6 * + 3 : Y 8 2 , 6 P 3D 3 6 P ) 4) / 4 2 U 2 8 2 ) ,) / D . 2 6 * 4 3 Q 6 P 3 / 2 . 6 + > F7 1 G 1 F 6 2 ) ,) / 6 P 3 / 2 . 6 3 +, 48 P 4 2 , P 3 3 6 6 P 33 , 3 + / 6 P 3 6 X )Q , 4 87 ) * . 46 + , 8 D 2 6 7 7 ) + 4 2 , )G8 G F) G6 8 3 7 2 / 2 71 + ) ) + 6 2 ) , , 4 2 , 6 P 3 8 3 7 2 / 2 7 2 , 6 3 + . 6 2 D 3 4 3 6 3 7 6 ) + 7 ) * . 44 3 6 3 7 6 4 2 / / 3 + 3 , 6 3 , 3 + + 6 2 > 1 1 1 G G F X ) 8) / 6 P 36 X )Q , 4 8 P 2 7 P7 ) * . 4Q 3* 8 3 46 )8 2 D * . 6 34 2 / / 3 + 3 , 6 2 , / + + 3 46 + 3 6 8 : Z * 6 P 3 + D ) + 3 G 6 P 3) 6 2 74 3 8 2 ,) / 6 P 31 + ) 3 7 6 2 ) ,8 8 6 3 D2 ,6 P 38 7 P 3 D 3X 87 ) , 4 * 7 6 3 4 : J P 31 + ) 3 7 6 2 ) ,8 8 6 3 D 1 G W F W F * 8 3 8 6 + , 8 2 D 2 8 8 2 ) ,D ) 4 3 .X P 2 7 PX ) + [ 8 2 ,!: ! D!: ? D &: & D&: ? DX 2 6 P-P . / / 2 3 . 4 ) /U 2 3 X) / #: # H, 4,Z, * D Q 3 +) / !: # 6 P 3 8 8 6 3 D+ 3 8 ) . * 6 2 ) ,7 ) * . 4+ 3 7 P% $ . DD: J P 3 2 D > F 1 + ) 4 U 3 ,8 3 . 3 7 6 2 U 3 + ) U 3 48 2 D * . 6 ) +7 ,8 2 D * . 6 36 P 32 , / + + 3 4) Q 3 7 6 8) /Q . 7 [Q ) 4 FQ F3 1 W F G Q ) 4 ! $ $I!$ $ $I X 2 6 P6 P 3+ 4 2 6 2 ) ,3 , 3 + + 3 + 6 P ,6 P 34 3 6 3 7 6 3 4D 2 , 2 D * D3 , 3 + F G F. G G F + ) U 2 , 7 P 3 D 3 / 3 8 2 Q . 3: 1 G8 8 % " * ! &8 7 P 3 D 34 3 8 2 , 2 , / + + 3 44 * . > Q , 4 6 + 3 6 8 2 D * . 6 ) + + ) 3 7 6 2 ) ,8 8 6 3 D G G 1 W F 69
红外双波段目标模拟器方案与光学系统设计
钱育龙% 侯晴宇% 王治乐% 赵焕义#
哈尔滨工业大学 航天学院 黑龙江 哈尔滨 % %: " $ $ % $ 中航工业江西洪都航空工业集团 A 江西 南昌 ! #: A $所 ! $ $ # &
摘要 通过对传统双波段目标模 拟 器 的 工 作 原 理 进 行 分 析 针对其结构复杂以及生产成本较 大的问题 提出一种只使用一套景象生成器和投影系统的 双波段目 标模拟 器设 计 方 案 利 用 分 通过滤光片和遮光片的 遮 挡 滤 光 作 用 使 # 个 波 段 的 能 量 按 特 定 的 比 例 透 过 在特 振幅的方法 定的积分时间下 探测器探测到 # 个 波 段 的 能 量 比 不 同 以 此 模 拟 不 同 红 外 目 标 对 设 计 方 案 中的投影系统进行光学设计 光学系统属于透 射 式 工 作 波 段 在 !: ! D!: ? D 和 &: & D 半视场角为 %: 系统分辨率 达 到 % 对! &: ? D ! 数为 !: # % H $. DD $ $I!$ $ $I 的 黑 体 1 灰体或选择体均可实现红外目标的模拟 同时模拟 器 产生 的辐射 能量也大 于探测 器探 测 到 的 最 设计方案可行 小能量 关键词 方案设计 红外双波段 目标模拟器 投影系统
% 技术原理
双波段探测器是通 过 探 测 目 标 在 # 个 波 段 内 的能量比来对目 标 进 行 探 测 和 识 别 % 因 此 在 进 行 核心问题就是模拟器 双波段目 标 模 拟 器 研 究 时 $ 如何产生目标在 # 个波段内的景象 $ 同时这 # 个波 通过调节波段内的能量比来 段内的能 量 比 可 调 $ 模拟不同温度的 目 标 % 传 统 的 目 标 模 拟 器 采 用 一 $ 个景象生成器 ! 辐 射 黑 体" 一 套 投 影 系 统$ 利用黑 体温度来调节需 要 模 拟 的 双 波 段 目 标 % 这 种 方 式 的优点是结构简单 $ 但 只 能 模 拟 黑 体 辐 射$ 不能模 拟灰体或 选 择 体 的 目 标 辐 射 $ 局 限 性 比 较 大% 目 前比较先进的是大 卫 博 士 为 美 国 海 军 研 制 的 双 波
是由景象生成器将 计 算 机 图 像 生 成 器 产 生 的 图 像 并通过光学系统投射 数据转换 为 红 外 物 理 辐 射 $ 到被测试 系 统 的 光 学 入 瞳 处 $ 这样就能模拟所需 要的红外 场 景 $ 此场景可以供被测系统进行探测
) & %这种景象生成方式拥 有 很 高 的 仿 真 和识 别 (
缩短了 制 作 周 期 $ 简 化 了 制 作 工 艺$ 因此成为 度$ 国内 外 学 者 研 究 的 热 点 % 在 红 外 景 象 投 影 系 统 红外投 影 系 统 是 最 关 键 * 难 度 最 大 的 部 分$ 它 中$ 的技术特点决定了景象生成器的性能 %
# 方案设计
#: % 方案组成和工作原理 方案的系统结 构 原 理 图 如 图 # 所 示 % 系 统 中 景象生成器可以采 用 电 阻 阵 列 ! 辐 射 黑 体" 并放置 在景象生成器附近 在投影系 统 的 物 方 焦 平 面 上 $ 放置遮光 片 和 滤 光 片 ! 景 象 生 成 器$ 遮 光 片$ 滤光 $ 片$ 投影系 统 的 中 心 共 轴 " 在遮光片和滤光片的 相互遮掩下就会产生 特 定 能 量 比 的 # 个 波 段 的 光 波$ 被滤光 后 的 光 波 通 过 投 影 系 统 后 以 平 行 光 的 形式射出 $ 最后双波段的平行光被探测器接收实 现了双波段景象 的 模 拟 % 本 方 案 中 需 要 具 体 说 明 的部分是滤光 片 的 设 计 以 及 滤 光 片 与 遮 光 片 对 # 个波段能量的调节 %