窗口辐射对红外成像探测影响的研究

首先分析高速飞行器采用红外成像制导遇到的头罩热辐射问题,通过研究自然背景和光学窗口辐射背景影响红外成像系统灵敏度的特点,提出减小高速飞行器红外头罩热辐射影响的技术途径。介绍了中波窗口材料热辐射对红外成像器图像影响的试验情况,对红外成像系统在高温窗口存在的条件下实现目标跟踪的可能性和技术途径进行了分析。     

烟幕对抗红外成像制导导弹的仿真建模

烟幕对红外和近红外等波段的电磁波有吸收、反射和散射等特性,可以导致红外成像制导导弹导引头接收到的能量大大衰减,从而降低导弹命中率。在综合分析烟幕对抗红外成像制导导弹复杂过程的基础上,建立了系统仿真模型,包括作战效能主模型、基于烟幕消光机理和红外成像制导原理的对抗模型以及其它辅助模型。进一步对干扰效果进行了仿真试验,动态仿真了烟幕对抗红外成像制导导弹的态势,得出了烟幕布放战术决策的原则和方法。     

空空导弹红外成像制导系统仿真研究

围绕着红外成像空空导弹制导跟踪算法研究和评估的需要,提出了一种红外成像制导系统仿真实现的方法.方法采用空气动力学开源软件FlightGear和计算机图形学的函数库,在仿真中采用目标和导弹的六自由度模型,提供了必要的目标和导弹的动力学特性以及目标红外辐射特性.仿真系统中每个模块都可以根据自己的研究需要加载不同的算法,而且对不同的导引头设置起来很简单,有效保证导弹制导系统制导和跟踪算法的研究和调试需要.目前该系统已在某型红外成像空空导弹的制导系统跟踪算法研究中获得应用,并取得了很好的效果.     

基于复眼阵列的红外制导装置箱内检测技术

针对红外成像制导装置箱内贮存的光学性能标定检测,以及其全生命周期的寿命评估和预测需求,提出了基于复眼阵列逆合成孔径成像的阵地检测新原理,利用每一个透镜单元所承担的光束孔径共同构成检测系统的出瞳,实现了红外平行光模拟检测装置的超薄化、贮存箱内嵌入式设计,研制了大出瞳直径、短焦红外制导装置箱内检测系统样机,并通过中波热像仪进行了成像像质验证,为降低导弹阵地关键光学参数检测的技术准备时间和综合检测成本、控制检测风险提供了技术支持。     

超宽带双模制导共孔径集能器研究

论述了超宽带反辐射导弹(ARM)采用复合制导的必要性,指出了ARM宽带被动寻的与红外成像寻的双模制导的关键技术是共孔径集能器.分析论证了适合于共孔径集能器的超宽带微波被动寻的器的方案;根据红外成像的机理选择了红外成像前端焦平面阵.设计了共孔径集能器结构,对微波天线阵进行了测试,其测试结果说明了这种共孔径集能器实现的可能性.     

红外成像制导空间飞行器系统仿真技术研究

本文简述了红外成像导引头工作原理并进行了仿真原理分析，指出直接发射式生成器辐射参数变化范围主要取决于微元的温度变化范围，而调制式系统辐射参数变化范围一方面取决于光源的性能，另一方面取决于调制系统的透过率。本文还说明了高分辨率、高帧频、温度动态范围大的红外场景实现是红外成像制导仿真的关键。文章论述了红外成像制导半实物仿真系统的组成与各分系统功能，并对其中主要的技术指标进行了论证。文章还论述了在工程中可行实现的光学子系统的原理结构，对不同的图像生成器件的应用前景做了评估。     

导弹控制系统仿真技术

简要回顾了仿真技术在导弹武器系统研制和性能鉴定中日趋重要的地位的演变过程,以美国红外成像和毫米波寻的制导半物实仿真系统为例说明了世界发达国家对导弹控制系统仿真技术的高度重视,针对我国导弹控制系统仿真技术的发展现状提出了三个重点发展方向。     

基于测角信号注入的复合制导半实物仿真方法

半实物仿真试验是导弹武器研制过程中必不可少的重要设计验证手段之一。介绍了被动微波/红外复合制导半实物仿真系统的总体结构和组成。以被动微波/红外复合制导武器为背景,阐述了相位干涉测角体制下微波测角信号的理论模型,提出了一种基于微波测角信号注入的被动微波/光学复合制导半实物仿真试验方法,并给出数字微波测角信号的合成方法。试验结果表明,采用该方法搭建的仿真平台能够有效的验证被动微波/红外复合制导武器微波制导算法设计。     

三维末制导律的鲁棒动态逆设计方法研究

考虑到真实的导弹目标拦截都是在三维环境下进行的,因此在三维球坐标系下建立了导弹目标的相对运动学方程。针对方程中的强非线性因素和不确定因素,基于零化导弹目标视线转率的思想,应用动态逆方法设计了鲁棒的末制导律。在该制导律的设计过程中不进行小角度假设,不进行剩余时间的计算。仿真结果表明该制导律能够对付一定的目标机动,且脱靶量小。     

红外空空导弹制导控制系统动态测试技术研究

提出了一种先进的红外空空导弹制导控制系统动态测试系统的组成、工作原理及测试方法,对于导弹动态测试过程中所采用的实时分布式仿真技术、SBS高速光纤反射内存技术以及仿真软件设计技术等关键技术内容进行了剖析,对于动态测试技术所能达到的导弹控制部件实物/数字实时半实物多重组合动态仿真技术进行了阐述。系统使用情况表明,该测试环境及动态测试技术可以明显提高导弹制导控制系统的研制手段及测试水平。     

复杂背景下运动目标分割算法研究

综合运动目标的边缘信息和运动信息,提出一种复杂背景下运动目标的分割算法。在计算光流场时采用各向异性的平滑约束,从而实现了对图像光流场的自适应计算。利用Canny算子检测出的不封闭边缘作为初始信息,根据光流场的连续特性进行边缘生长后可获得对目标的初始分割。对初始分割结果进行边界跟踪,通过保留具有最长边界长度的团块,去掉背景中的杂散噪声,就可获得清楚的分割图。实验证明,该方法能对复杂背景下的运动目标进行准确的分割。     

直升机舰载起降环境的气动特性仿真

直升机在非航空型舰船飞行甲板起降时，甲板区域复杂的气流流动严重的影响飞行安全，本文首先介绍了直升机舰载起降区域的气流流动特点及其对飞行的影响，然后以纳维一斯托克斯方程为基础，利用有限元法对甲板区域的气流流动进行了仿真计算，并将仿真结果与实验结果做了对比，分析了直升机在该甲板区域内的飞行特点，指出应重视流场对飞行安全的影响。     

大型运输机飞行模拟器视景光学显示系统的研究

视景光学显示效果是评价飞行模拟器性能的重要指标之一,根据大型运输机飞行模拟器视景光学显示系统图像畸变小和大视场的要求,研究了飞行模拟器的视景光学显示系统几种方案,给出了分光镜式无限远显示系统、离轴球面全反射和离轴高次非球面全反射无限远显示系统的基本原理,并数值分析了它们的主要性能,根据其性能比较,提出了大型运输机视景光学显示系统的最佳视景显示方案。     

自然场景图像的光流场估计

自然场景图像序列中,物体运动会造成部分背景区域的显露和遮挡,显露和遮挡区域的像素在连续相邻的图像中缺乏对应点,因而传统的光流方法常常在这些区域给出错误的光流估计。图像在采集、传输过程中可能会受到噪声污染,噪声干扰是进行光流场估计必须考虑的另外一个重要问题。为消除显露、遮挡和噪声干扰引起的光流估计误差,采用新的可视矩阵标记图像位置的遮挡、显露、可视三种状态,以此来引导光流场估计,并采用正态概率分布对图像噪声的分布状态进行近似,从而在Bayes框架下建立了自然场景图像光流场估计的数学模型,最后通过迭代方法获得了致密的光流场。采用CAVIAR视频数据对本文算法进行测试并与Negal光流法进行性能对比,结果表明,本文方法具有更好的光流场估计效果。     

基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制

以固定翼小型无人机的自主着陆控制为研究背景,提出了一种基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制方法。该方法首先在分析固定翼飞行器着陆段运动特性的基础上,将着陆阶段的控制解耦为对飞行器的横向控制和纵向控制,然后以跑道线作为特征,计算其稀疏直线光流场,并结合摄像机模型以及光流场和速度场之间的关系,用跑道线的水平流作为系统反馈,设计控制系统。最后在Simulink环境下搭建动态仿真系统,仿真结果表明,使用本文方法可以有效实现飞行器的自主着陆控制。     

面向小型航空器应用的光学复眼仿真软件设计

光学复眼视场大、视角多、分辨率高,具备与小型航空器共形结合的优势,在侦察监视、目标探测和图像导航等方面具有应用价值。针对实际应用中存在的光学复眼设计研制周期长、航空器飞行成本高的现状,设计了一种面向小型航空器应用的光学复眼仿真软件。该软件集复眼成像、航空器模拟、数据管理于一体,各功能接口可扩展。仿真表明,在9个子眼的配置下仿真帧率可达到23.3fps,结果精确。该软件可用于光学复眼设计方案优选与应用算法验证,对面向航空器应用的复眼系统研制具有重要意义。     

基于网格吸附插值法的不规则尾流场构建方法

尾流模型的构建对于尾流遭遇情形下的飞行动力学研究具有重要意义。针对远距尾流的振荡发散特点结合正弦扰动特性构建尾流的长波振荡模型,分析不同幅值参数下尾流场速度参数,提出网格吸附法以解决坐标变换后排列不规则问题。通过与其他插值算法对比,结果表明网格吸附法在标点密度达到拐点的情况下插值速度最快,精度符合要求,效率最高。最后,构建了前机的不规则尾流场。     

一种快速实现计算流动显示的算法

计算流动显示是近年来在流体力学领域出现的一个新的研究方向,是计算流体力学,实验流体力学,科学计算可视化等领域的结合。本文介绍了实验流体力学中光学流动显示原理,并由此原理提出了由计算流场生成干涉图、纹影图及阴影图的方法,最后给出了一种快速的基于光线投射方法的光线跟踪算法。     

某型导弹飞行-攻击阶段仿真的研究与实现

在导弹飞行仿真中，根据导弹飞行轨迹和外部环境因素的影响实时地仿真控制弹体的方位、姿态与特效是关键点，基于对某型导弹飞行轨迹的实测数据和飞行、攻击特效的研究，采用实测数据作为飞行状态数据库，应用基于规则推理的方法控制事件流程，通过Vega-Creator-VC 仿真开发环境，实现了该导弹从发射至目标攻击阶段的精确仿真，较好地解决了飞行中弹体的方位、姿态控制、弹体行为和各飞行阶段特效的生成等问题，具有较好的实时性。     

基于图像信息的微小型飞行器飞行测高方法

微小型飞行器飞行高度的实时测量是实现其自主飞行的关键技术之一。为了准确快速地获取微小型飞行器的飞行高度参数,提出了一种新的稳健的利用图像信息获取微小型飞行器飞行高度的方法。此算法首先使用光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式,综合运用Harris角点检测算法和区域灰度算法得到图像间的匹配角点,并使用分割区域法得到图像之间的关键点。最后通过计算关键点在图像中的位移情况,计算出飞行器当前的高度值。飞行实验表明,这种测量算法可以实时获得飞行器的高度,精度满足飞行器平稳飞行的需要。

Abstract：

Flight height is one of key technologies for micro aerial vehicle （MAV） flight autonomy.In order to get the MAV flight height accurately and quickly,a new robust flight height measurement algorithm was proposed.In the algorithm,the height was deduced from optical theory and geometry theory,and a matching corner points set was obtained by Harris corner detector and regional gray method.And then,the key points were got using the segmentation area method.In the end,the current flight height was obtained by computing the displacement of the key points in the images.The flight experiment shows that flight height measurement is real-time,and it meets the stable flight control requirements for the MAVs.