红外成像目标模拟器图像生成系统的实时性措施

动态红外图像实时生成是红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器的关键技术之一.图像生成的质量与实时性是设计和研制红外图像实时生成系统需重点考虑的问题.介绍了某红外图像实时生成系统的设计方案,详细阐述了系统的实时性措施.从系统的硬件选型、硬件设计和软件设计共7个方面(即选用基于反射内存的实时通信网络、基于PC架构的图形工作站、关闭垂直同步、驱动控制单元实时性设计、Windows XP系统实时性改造、图像渲染控制与帧时间测试、非均匀性校正算法的在线查表)出发,来保证图像生成的实时性.红外图像实时生成系统的测试表明:图像生成的帧时间可控制在5 ms内,满足全系统200 Hz帧频的要求,所采取的实时性措施是有效的.     

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。     

红外图像实时生成系统的实时性实现

针对红外图像实时生成系统的实时性需求,从高帧频图像实时生成、图像数据实时传输、实时控制三个方面对系统中与实时性相关的关键环节进行了探讨。通过选用高品质的图形工作站、搭建高速通信网络、图像实时生成软件的实时性设计和实时操作系统VxWorks与硬件的无缝连接等措施,使系统实现了高实时性。论证表明,采用这些措施可以在Windows XP操作平台上生成128×128像元、200 Hz以上帧频的逼真红外图像。     

基于RTX64的飞行器虚拟飞行软件控制系统的设计

为了实时采集飞行器在风洞试验时产生的数据,并控制试验流程,提出基于Windows 7+RTX64实时扩展平台设计和开发软件控制系统的方案.首先设计测试流程测试RTX64的实时性,并与在相同条件、Windows下测试的结果比较,验证了RTX64能够显著增强系统的实时性;然后详细阐述了飞行器虚拟飞行软件控制系统进程间通信和试验流程的设计,通过共享内存和事件体实现进程间数据交互和同步的目的;最后给出测试结果与分析.结果表明,在4 ms定时周期内系统能够实时采集陀螺仪、编码器和天平等传感器数据,控制飞行器的虚拟飞行试验时序,验证了系统设计方案的可行性.     

电阻阵列非均匀性校正算法实时性研究

非均匀性是电阻阵列输出图像固定噪声的主要来源,非均匀性校正是电阻阵列应用于半实物仿真中图像实时生成的一个不可缺少的环节.通过对校正算法的分析,设计算法实时性测试系统,并对校正在线算法进行改进,满足200Hz的帧频要求.在两种硬件平台方案下对算法的实时性进行测试,测试结果说明:非均匀性校正算法是影响动态红外图像生成实时性的一个重要因素,采用专用的硬件计算设备是提高整个系统实时性的必然选择.     

基于RTX的实时数据库系统关键技术研究

针对半实物仿真实时数据管理需求和传统实时数据库的不足,基于windows+RTX构架设计了一种新型实时数据库系统。实时数据库系统由RTX下的内存数据库和Windows下的外存数据库组成,结合了RTX实时系统的高精度实时性能与关系型数据库SQL Server数据存储安全性能。采用RTX内存锁定技术,避免了因内存块被windows置换所引起的数据丢帧。采用高精度定时采集技术,克服了因windows定时不准所导致的数据误码。采用IPC数据传递技术,实现了将高速度大容量实时数据刷新到windows下的外存数据库的存储任务。测试结果表明,普通数据采集频率可达2 000 Hz,图像数据采集速率可达60 MB/s,并且没有丢帧现象发生。     

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。     

基于CIG的动态红外图像实时生成系统

动态红外图像实时生成是红外成像半实物仿真系统的关键技术.介绍了国内外在该领域的研究现状和发展趋势,研究了空中目标的红外辐射模型和基于计算机图像生成技术进行红外图像生成的过程,分析了Vega生成红外图像的原理,并提出了采用商用图形工作站组建图像生成系统的方案.采用HP图形工作站组建硬件平台,在VC环境下采用Vega红外模块编写图像生成软件,在三种不同工作方式下对实时性进行了定量的测试.结果表明:PC架构商用图形工作站的计算能力能够满足红外成像半实物仿真对成像实时性的要求,配以像素数据协处理板卡,该方案还可以满足未来更大图像规模的应用需求.     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。     

基于Windows平台的分布式实时仿真系统

通过介绍基于Windows的实时扩展子系统RTX,提出了解决Windows下分布式仿真的两种方案:基于RTX的反射内存网分布式仿真和基于以太网的令牌环分布式仿真架构。并比较了两种架构与传统Windows方案在实时性能上的差别。两种方案在满足分布式仿真系统实时性要求的基础上,能为不同要求的仿真提供灵活可靠的选择。     

红外动态场景图像质量评价理论概述

红外动态场景生成器是红外成像制导半实物仿真系统中的关键设备,红外动态场景生成器所产生红外图像的质量直接关系到仿真系统实验的质量.随着红外动态场景生成技术的发展,需要对产生的红外场景的质量进行全面评价.针对各种类型的红外动态场景生成器的性能进行分析,建立红外动态场景图像质量测试评价理论模型.该模型中主要的测试指标包括时间...     

RTX在实时控制系统中的应用

RTX在Windows平台的基础上提供了一个实时子系统,实现了确定性的实时线程调度、实时环境与Windows环境之间的进程间通讯机制以及只在特定的实时操作系统中才有的对Windows系统的扩展特性。主要介绍了RTX下驱动程序的开发以及RTX与Windows之间的IPC通讯。     

基于DMD的红外场景模拟器图像数据传输和分割存储方法

分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响,并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件,具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1 024768的8位灰度图像,而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70 s,并具有良好的稳定性。     

HWRX-3型红外热像仪的改进及其应用

对HWRX-3型红外热像仪系统进行扩展改进，研制了与计算机联接的数据采集卡，Windows98操作系统下的硬件驱动程序，以及具有多种图像处理功能的用户软件。发展了该系统在无损检测的新技术——超声红外热像技术中的应用，并针对超声红外热像技术，提出了一种红外热像图处理的方法。     

实时闭环红外场景仿真技术

基于计算机平台的红外场景仿真系统存在输入输出接口受限,实时响应能力不足,可扩展性差的缺点。为此,文中构建了一套基于嵌入式硬件的实时闭环红外场景仿真系统演示平台。引入并行计算与多级流水线技术,采用多片嵌入式处理器级联的方式,解决了单片嵌入式处理器计算能力的不足,实现了实时计算;单任务运行环境使得系统实时响应性能良好,便于实现闭环仿真;自主设计的针对红外应用的三维红外实时渲染引擎提高了仿真精度。详细介绍了系统方案的实现与优化过程,并给出了实验结果。运行时间控制在25 ms/ frame之内,成像帧频为40 frame/ s,结果证明系统达到了设计要求。     

基于Creator和Vega的红外图像实时生成软件设计

针对红外成像仿真对高逼真高实时动态红外图像的需求,提出了一种以Visual C 为开发平台,基于可视化仿真软件Creator和Vega设计开发红外图像实时生成软件的方法.简要介绍了Creator软件的功能,分析了Vega开发环境的主要特点,给出了场景和红外辐射建模方法,重点讨论了在Vega环境下开发红外图像实时生成软件的设计流程和TMM工具、MAT工具以及Sensor模块功能模块的功用,同时对软件进行了实时性设计.     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。