[发明专利]基于渐变滤光片的红外双色景象模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外仿真领域，特别涉及红外制导技术。

背景技术

在探测制导领域，红外双波段复合制导技术已成为研究的主流。红外双色成像复合制导能够全面提高导弹的全时日、全天候作战能力和抗干扰能力，且与传统的单色探测制导方式相比，增大系统的温度动态范围，提高伪装目标识别能力。在红外双波段复合制导技术中，对双波段系统优劣的检测是十分必要的。对双波段制导系统优劣的检测一般有两种方式：1、全实物仿真，即模拟真实目标景象，构造真实的目标环境。这种方式仿真度极高，但需要耗费大量的人力物力，制作周期很长。2、半实物仿真，即用计算机模拟生成真实的景象，也就是景象生成器产生虚拟影像供探测器接收。这种方式拥有很好的仿真度，且大大缩短了制作周期，制作工艺简单。因此半实物仿真技术受到科学界的青睐，同时带动了双波段目标模拟装置的设计与研究，并成为国内外学者研究的热点。

目前的双波段目标景象生成器原理基本相近，多数都是通过两组景象生成器和投影系统独立产生两个波段的景象后再通过耦合镜耦合产生双波段图像，通过一个透镜将两套系统的光路合成，可实现双波段的目标模拟，成像效果理想，但结构较复杂，元器件较多，杂散辐射较强，不能满足两波段图像耦合要求高的需求。

发明内容

本发明是为了解决在半实物仿真时，采用两组景象生成器和投影系统导致的红外双波段目标模拟装置结构复杂以及成本高的问题。现提供一种基于渐变滤光片的红外双色景象模拟装置及方法。

基于渐变滤光片的红外双色景象模拟装置，它包括图像生成器、视频处理电路、步进电机控制器、步进电机、景象生成器、滤光片、渐变滤光片、光学投影系统和计算机；

计算机的目标图像输出端与图像生成器的目标图像输入端连接；图像生成器的红外视频信号输出端与视频处理电路的红外视频信号输入端连接；视频处理电路的驱动信号输出端与景象生成器的驱动信号输入端连接；景象生成器输出动态红外图像光信号垂直入射至滤光片；经滤光片透射的光信号入射至渐变滤光片的渐变区；经渐变滤光片透射的光信号入射至光学投影系统的光信号接收端；光学投影系统发射红外双色目标图像；

计算机的控制指令输出端与步进电机控制器的控制指令输入端连接；步进电机控制器的控制信号输出端与步进电机的控制信号输入端连接；渐变滤光片为圆环形，步进电机用于驱动该渐变滤光片绕其中心轴线作顺时针旋转运动；

滤光片的中心轴线穿过渐变滤光片圆环部分的中心线。

渐变滤光片以圆心为中心沿圆周均匀划分为m个扇形区域，m为偶数；通过圆心的水平直径将渐变滤光片分为上下两部分，上半部分的扇形区域顺时针方向透过率递减，下半部分的扇形区域顺时针方向递增。

渐变滤光片透射两种不同波段的光波，分别为A波段和B波段；渐变滤光片对A波段的红外光波全部透射，对B波段的红外光波部分透射。

景象生成器采用电阻阵列或数字微镜元件DMD。

景象生成器使波段A的红外光波的能量与波段B的红外光波的能量都为E。

基于渐变滤光片的红外双色景象模拟装置实现红外双色景象模拟的方法，它包括以下步骤：

首先，计算机控制图像生成器产生与目标图像对应的红外视频信号，该红外视频信号经视频处理电路处理之后转化为景象生成器的驱动信号，经驱动信号驱动的景象生成器输出全波段的动态红外图像光波信号给滤光片；滤光片对接收到的全波段的动态红外图像光波信号进行滤波，获得能量为E的A波段的红外光波和能量为E的B波段的红外光波；

同时，计算机控制步进电机控制器使得步进电机驱动渐变滤光片旋转，所述渐变滤光片的转速v的范围是：20转/秒≤v≤100转/秒；所述渐变滤光片的转动方向为顺时针旋转；

然后，渐变滤光片对接收到的A波段的红外光波全部透射，并对接收到的B波段的红外光波部分透射，获得能量为N%E的B波段的红外光波；N为自然数，且N≤100；

最后，光学投影系统接收能量为E的A波段的红外光波和能量为N%E的B波段的红外光波，并输出由能量为E的A波段的红外光波和能量为N%E的B波段的红外光波形成的红外双色目标图像。

全波段的动态红外图像光波信号中的每一波段的光波能量不相等。

所述的A波段的红外光波的波段为1-2μm、3-5μm或8-12μm中的任意波段；B波段的红外光波的波段为1-2μm、3-5μm或8-12μm中的任意波段。

所述能量为N%E的B波段的红外光波中的N%为A波段的红外光波与B波段的红外光波的能量比，其获取方式为：