动态红外景象产生技术

利用红外硬件闭环仿真系统能在实验室内对红外摄像机、导弹寻的器及各种红外探测系统的实时性能进行测试和评估,而仿真系统的核心器件是动态红外景象产生器。文中概述了各种红外景象产生技术,如电阻阵列、激光二极管阵列、光调制技术等,重点介绍了发展最快且最具潜力的电阻阵列,包括其发展水平、关键技术及发展动态。为了便于比较,给出了某些重要器件的性能参数。     

红外景象仿真器技术发展概况

描述了当前国际上红外景象仿真技术的发展动态,归纳了各种器件的发展过程,包括前期已应用的Bly电池、液晶光阀、热电阻阵列、DMD数字微镜阵列、变形镜器件、IRCRT、扫描激光器件等。当前正在发展的激光二极管阵列、红外等离子器件、和光子晶体等新型量子/光子红外景象投影器。介绍了目前已应用的红外景象仿真系统,及其存在的问题。指出了当代先进的红外景象仿真器期望的指标和发展方向,分辨率(>1024×1024)、动态范围(16-bit)、实现高帧频(>400Hz)、高温度(2500K),解决多光谱景象仿真技术。介绍了上海技术物理研究所正在开展的红外景象仿真研究工作,重点介绍包括DMD数字微镜阵列红外景象仿真、电阻阵列红外景象仿真和目标与背景红外动态图像建模等方面的研究进展。简要描述了上述技术的基本原理、研究过程和方法,并列出了已达到的性能指标和实验结果,同时给出了已开发成功的128×128元电阻阵列红外景象仿真器的实物照片。     

数字微镜阵列红外动态景象模拟器的研制

红外动态景象模拟器为红外半实物仿真系统提供动态目标和背景,是半实物仿真系统的核心技术之一.介绍了基于数字微镜阵列研制的红外动态景象模拟器的组成、工作原理和技术指标.描述了数字微镜阵列红外动态景象模拟器的4大关键技术,即红外图像转换技术,红外图像转换器的同步调制驱动技术,红外光学耦合技术和红外热像逼真度修正技术.分析了红外图像转换器同步与不同步驱动对图像采集的影响.给出了经研制的数字微镜阵列景象模拟器产生、红外热像仪获取的红外图像.实验结果表明:该模拟可广泛应用于红外成像探测系统的仿真、测试和标定.     

红外动态景象生成装置辐射特性测试方法

红外动态景象生成装置是红外目标、背景模拟系统的重要组成部分,用于生成红外动态场景。基于微电阻阵列的红外动态景象生成装置,由图像生成计算机、微电阻阵列红外图像转换器、图像转换与驱动系统、光学投射系统等组成。动态景象生成装置的红外辐射特性,是描述其所生成图像品质的重要指标,也是微电阻阵列系统非均匀性修正的依据。基于微电阻阵列红外动态景象生成装置辐射单元小、辐射能量弱、成像帧频高的特点,描述了一种辐射特性测试方法,该方法将动态景象生成装置作为一个被测整体,以红外热像仪监视、单元探测器扫描测试为基本途径,较好解决了微电阻阵列红外动态景象生成装置辐射特性测试中的一系列问题。     

电阻阵列型红外景象仿真系统的设计与实现

为了便于对红外成像系统进行测试,实现了一种通用的红外景象仿真系统,该系统采用国产128×128元的MOS电阻阵列芯片作为红外景象生成元件,利用FPGA设计电阻阵列芯片的高速驱动电路,上位机使用OpenGL,根据目标参数实时演算目标红外辐射特性,通过以太网传榆至FPGA控制板,电阻阵的电学刷新率可迭200 Hz,图像刷新率为50 Hz.针对电阻阵列的工作特性设计了恒温散热系统,保证了图像的对比度.系统构成简单可靠、成本低、可扩展性非常好,可与各种红外探测设备结合构成完善的半实物仿真系统.     

动态红外景像产生技术综述

利用红外硬件闭环（WHIL）仿真系统能在实验室内对红外摄像机、导弹寻的器及各种红外探测系统的实时性能进行测试和评估,而HWIL仿真系统的核心器件是动态红外景像产生器。本文概括介绍了各种红外景像产生技术,如激光二极管阵列等,并重点介绍了发展最快且最具潜力的电阻阵列,包括其发展水平、关键技术及发展动态。为了便于比较,文中还给出了某些重要器件的性能参数。     

数字微镜器件动态红外景象投影技术

动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注。描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状。     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320-240非制冷红外焦平面阵列（UFPA）的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件（FPGA）产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理（DSP）技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正。实验及仿真结果表明：FPGA可产生焦平面阵列所需时序。DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好。     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320×240非制冷红外焦平面阵列(UFPA)的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件(FPGA)产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理(DSP)技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正.实验及仿真结果表明:FPGA可产生焦平面阵列所需时序,DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好.     

电阻阵列非均匀性校正实时性改进

电阻阵列作为红外景象投射器必须进行非均匀性校正,而校正方法的实时性又必须满足系统帧频要求。通过设计实时性评估软件,对以往耗时较长的CPU数据处理方法进行改进,提出基于CUDA的GPU并行数据处理方法,并应用PBO技术做进一步优化。测试结果表明,该方法能够大幅提升数据处理速度,理想的系统实时性为后续更大规模的电阻阵列数据处理提供了时间余度。     

共振吸收在微桥电阻阵列中的应用

红外武器系统的快速发展, 对红外仿真系统提出了更高的要求。微桥电阻阵列作为红外仿真系统的核心器件, 其性能的提高对红外仿真系统的发展至关重要。微桥电阻是利用电阻加热微辐射元来产生红外辐射的, 根据微桥电阻的工作原理可知, 提高微桥电阻阵列单元辐射效率是微桥电阻性能提高的关键技术之一。利用以Al 为反射层电阻、空气为中间介质层和TiNx 为吸收层电阻组成的谐振腔结构可以明显提高所需波段的红外辐射效率, 从而提高微桥电阻的性能。共振吸收结构为微桥电阻阵列的进一步低功耗、大面阵化提供了有效的设计和制作途径。     

电阻阵列红外景象产生器工作模式的研究

阐述了扫描模式和快照模式的工作原理,研制出一种快照模式的电阻阵列动态红外景象产生器单元电路结构,使得所有微辐射体的显示同时被更新,得到高帧频下的稳定图像输出,有利于与测试系统的同步。采用0.6μm工艺模型参数,利用spectra仿真软件对设计的电路进行仿真,并完成单元电路流片和测试。测试结果验证了电路设计的可行性,为下一步快照模式的大规模电阻阵列器件的研制打下了坚实的基础。     

共振吸收在微桥电阻阵列中的应用

红外武器系统的快速发展，对红外仿真系统提出了更高的要求。微桥电阻阵列作为红外仿真系统的核心器件，其性能的提高对红外仿真系统的发展至关重要。微桥电阻是利用电阻加热微辐射元来产生红外辐射的，根据微桥电阻的工作原理可知，提高微桥电阻阵列单元辐射效率是微桥电阻性能提高的关键技术之一。利用以Al为反射层电阻、空气为中间介质层和TiNx为吸收层电阻组成的谐振腔结构可以明显提高所需波段的红外辐射效率．从而提高微桥电阻的性能。共振吸收结构为微桥电阻阵列的进一步低功耗、大面阵化提供了有效的设计和制作途径。     

基于RTX和反射内存的红外景象投射系统实时性设计

红外景象投射是红外成像半实物仿真的关键技术,实时性是其重要性能指标。提出了一种红外景象投射系统设计方案,系统由红外图像生成和红外图像转换两部分组成。图像生成系统基于通用GPU实现,图像转换基于电阻阵列实现。根据仿真应用对像元规模和帧频的需求,采用反射内存网络实现图像数据传输和帧同步。通过红外图像帧周期测试,评估系统的实时性。测试结果表明,在Windows系统下红外图像生成帧周期不稳定,会出现随机性大幅度偏差。提出采用RTX的扩展的实时性设计,给出详细实现方案。试验结果表明:Windows系统中断响应的不确定性是影响图像帧频稳定的主要原因,基于RTX的实时性设计可以保证图像生成在帧同步控制下稳定地以200 Hz帧频运行。     

动态红外场景投射器研究新进展

介绍了动态红外场景投射器的作用、主要评价参数、分类和达到的技术性能指标,给出了自行研制开发的切变聚合物网络液晶光阀(SLCLV)和微反射镜阵列(DMD)两种动态红外场景投射器的测试结果,满足了高帧(>100Hz)、高分辨率(≥1024×768)半实物仿真的发展需求。     

红外焦平面器件读出电路技术

本文是一篇关于红外焦平面阵列器件的综述性文章。主要介绍了红外焦平面阵列器件的分类、定义、应用、组成部分、发展趋势，其中重点对红外焦平面器件读出电路技术作了详尽的论述。     

基于电阻阵列的动态红外场景产生器发展现状

动态红外场景仿真技术是未来武器系统发展的关键技术之一,动态红外场景产生器是实现动态红外场景仿真的关键系统,电阻阵列是动态红外场景产生器的主要发展方向。本文介绍了电阻阵列红外场景产生器的基本结构和原理,并比较了该项技术的国内外发展现状。     

电阻阵列非均匀性测试与校正

电阻阵列红外图像投射器的研究在近20年间取得了突破性的进展。作为红外图像生成系统的关键部件,电阻阵列的非均匀性是影响红外图像质量的主要因素,电阻阵列在使用之前必须进行非均匀性校正才能满足红外图像生成系统的应用要求。给出了非均匀性校正的流程;针对稀疏网格法和全屏测试法的互补性,提出了改进的全屏测试法;采用3次样条插值和分段线性法进行数据处理;采用"在线查表法"进行实时非均匀性校正。仿真结果表明,改进的全屏测试法及非均匀性实时算法取得了良好的效果。     

512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究

MOS电阻阵列是构成红外成像目标仿真系统的关键核心设备,其投射出的红外图像的质量将直接影响红外成像制导半实物仿真试验的逼真度和可信度。针对新一代国产512×512元MOS电阻阵列工作方式的改变、像元规模与图像数据传输量的倍增对驱动控制系统提出的更高要求,研究了与其配套的驱动控制方案。研究基于光纤数据传输、PCI-E高速总线、FPGA解决了高数据吞吐率、高精度时序信号生成问题,并设计了一种多路模拟信号高速建立的方法。经仿真验证表明,该驱动方案可满足512×512 MOS电阻阵列快照模式下图像刷新率达到200 Hz,单个像元灰度等级为16 bit,为电阻阵列的实际工程应用提供了参考。     

飞速发展的世界红外热摄像仪技术及其市场

本文介绍了红外焦平面阵列器件技术发展状况以及各种红外焦平面阵列热摄像仪技术发展及 其市场状况。