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多目标红外视景仿真技术研究

张传雨  
【摘要】:先进的导弹攻防技术在现代战争中占有重要的一席之地。以较低的成本模拟多样化作战场景,满足红外攻防武器测试的实际需求成为研究热点。视景仿真技术对军事装备及战场环境进行很好的模拟,使人获得真实、自由的视觉感受,是武器装备开发和性能测试过程中的有效手段。当前大部分研究将注意力集中在单纯的视景仿真程序开发或半实物仿真系统的搭建,没有形成完整的红外武器性能测试系统;仿真对象多为某一特定战场目标,与复杂的真实战场环境存在一定差别。将视景仿真技术应用到现有半实物仿真系统架构中,并且在仿真程序中添加多个相互作用的运动目标,使仿真结果更加真实可靠,为红外武器开发和性能评估提供解决方案,具有重要的价值和意义。 本课题结合虚拟现实技术,空气动力学和红外辐射相关理论,以天空背景下飞机飞行过程中发射红外干扰弹的场景为原型,通过对这一战场环境下的作战过程建立模型并进行仿真研究,最终搭建多目标复杂战场环境下的通用红外视景生成系统。本文主要研究内容如下: 首先,对干扰弹运动规律和整个场景红外辐射特性进行研究:以空气动力学理论为基础,采用有限元分析方法,对红外干扰弹所处的空间流场进行建模分析;以普朗克定律为理论依据,充分考虑有关辐射强度的各种影响因素,分析场景和运动目标的红外辐射辐射特性,完成红外视景仿真实验前期准备工作。 其次,设计多目标红外仿真系统的软件方案。结合Creator和Vega Prime开发环境建立飞行目标和飞行场景的三维模型并进行视景仿真;设计图像接收、实时参数计算和PXI设备驱动等视景仿真系统配套软件,实现飞行器进行红外防御场景的实时仿真、图像数据的实时传输以及模拟阵列驱动器的控制。 之后,搭建以PXI总线为核心的系统硬件平台,建立图像生成计算机、工业控制计算机和阵列驱动器之间的数据传输系统。对红外模拟阵列驱动器进行重点设计,实现由数字图像数据到模拟电压信号的转换,进而点亮红外模拟阵列,形成真实的红外辐射源。 最后,完成仿真系统各功能单元的测试和联接,搭建完整红外视景仿真系统,通过实验结果进行观察分析,实现对系统各项指标的确定和评价。


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