[发明专利]基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、装置

说明书

本发明涉及系统仿真技术领域，特别涉及基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、装置；通过计算机图像生成单元产生数字图像经光写入单元和分光镜转变为可见光图像共轴照射到碳基纳米管光致红外辐射层，吸收照射的可见光图像光能快速产生温升，在衬底热传导作用下，照射靶面的每个单元达到预设的光照热响应动态平衡温度，产生与该温度对应的黑体红外辐射，生成红外辐射物理图像，透过宽光谱真空红外密封窗口，通过分光镜共轴出射，经投影光学系统投射形成远场红外目标场景，并实现与红外传感器的光瞳衔接和视场匹配，产生的红外目标场景被所述红外传感器接收后对其性能测试与仿真评估，该方法和装置具有生成高像素、大温度范围的动态红外场景能力。

技术领域

本发明涉及系统仿真技术领域，特别涉及一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、装置。

背景技术

随着红外成像传感器在各个领域应用越来越广泛，目前，主要采用传统光学机械法和动态图像生成法两大技术途径研制和制作这类红外目标场景仿真系统。

传统光学机械方法，一般基于黑体辐射进行辐射强度调制，目标位置模拟控制，与背景模拟通道复合，实现目标场景模拟，这种方法一个光学机械通道一般只能模拟一个目标，多个目标需要多个光机通道，受光学机械体积空间限制，加之这种模拟方法只能实现点、斑点和简单几何图形模拟，难以实现由复杂多目标、干扰、背景组成的图像场景。

而现有动态图像生成法，主要有基于数字微镜空间调制法、电阻阵列热辐射法、基于MEMS芯片转换法、红外液晶空间光调制法、红外CRT辐射法等，但是，受各自技术原理的制约，在实际使用中均存在一定的局限性。基于数字微镜空间调制法，通过对均匀黑体面辐射按数字图像灰度分布，进行空间光调制器生成所需的动态红外图像，这种方法受微镜摆角和微镜单元尺寸限制，很难同时满足大口径大视场目标场景仿真需求，难以满足高像素长波红外成像需求。电阻阵列热辐射法，也是目前动态红外图像生成应用的主要方法之一，但是受工艺难度和发热限制，难以实现高像素红外目标场景模拟。基于MEMS芯片(薄膜)转换法，受其材料物性限制，难以模拟大等效辐射温度范围的目标场景，且膜层易受强写入光照射发生老化、脱落，甚至烧损。红外液晶空间光调制法、红外CRT辐射法这两种方法，但受器件动态响应慢等固有特性制约，难以实现帧频50Hz及以上图像生成，且老化衰减快，目前应用越来越少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、装置。

本发明通过的技术方案：

一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法，包括如下步骤：

计算机图像生成单元产生数字图像经光写入单元和分光镜转变为可见光图像或激光图像共轴照射到碳基纳米管光致红外辐射层；

所述碳基纳米管光致红外辐射层吸收照射的可见光图像或激光图像光能快速产生温升，在衬底热传导作用下，照射靶面的每个单元达到预设的光照热响应动态平衡温度，产生与该温度对应的黑体红外辐射，生成红外辐射物理图像；

所述红外辐射物理图像透过宽光谱真空红外密封窗口，通过分光镜共轴出射，经投影光学系统投射形成远场红外目标场景，并实现与红外传感器的光瞳衔接和视场匹配，产生的红外目标场景被所述红外传感器接收后对其性能测试与仿真评估。

在一些实施例中，所述碳基纳米管光致红外辐射层由碳基纳米管均匀附着在所述衬底上形成，通过吸收照射的可见光或激光图像光能快速产生温升，产生红外辐射，生成与照射可见光图像或激光图像照度分布相一致的红外辐射图像。

在一些实施例中，所述碳基纳米管光致红外辐射层刻蚀成辐射阵列，与高导热大制冷量衬底相结合，实现高像素图像高帧频模拟。

在一些实施例中，采用无刻蚀整体所述碳基纳米管光致红外辐射层，与高导热大制冷量衬底相结合，实现连续运动点、斑点的目标能量高精度分布模拟。