标签: 红外仿真技术

早期的红外成像仿真和制导控制系统设计仿真都是独立进行的，没有做到联合闭环仿真，在制导控制系统设计仿真中，对红外导引头部分进行简化处理，只输出目标信息提取结果给制导控制系统进行目标跟踪；红外导引头成像，则不考虑制导系统对目标的跟踪过程，只假设目标任意飞行，能够对目标进行动态成像即可；图像目标识别和处理算法的研究，也是相对独立的，只考虑能够从图像中识别出目标的位置，三者没有构成闭环仿真。 红外仿真平台生成的红外图像通过网络可以传输给制导控制仿真平台，但网络传输的图像数据量非常大，通信方式受到限制，难以满足实时性的要求，只能进行离线数字仿真。而对实物的验证非常关键，这就需要将数字仿真转换为实时仿真。 恒润科技在红外仿真方向涉及红外导引头模拟成像系统、红外传感器模型成像系统等相关领域研究，并承接过大量红外图像仿真方面的项目，拥有丰富的红外仿真技术经验,包括： Ø  运动目标、场景的三维实体建模； Ø  运动目标、场景等三维模型的纹理材质映射； Ø  红外辐射特性以及大气传输特性的计算； Ø  不同大气条件下，静止红外图像的生成输出，以及目标在不同姿态角下红外辐射能量的计算输出； Ø  不同大气条件下，不同目标的动态连续帧红外图像的生成与输出； Ø  动态连续帧红外图像数据的实时在线获取。   解决方案 红外图像生成系统由实时仿真机、视景仿真计算机和图像处理设备构成，系统组成如下图所示。 图1 红外图像生成系统 实时仿真机实现制导控制系统的相应功能，它通过制导指令计算、弹上控制系统的控制和弹体仿真模型的解算来模拟**攻击目标的全过程，并将**信息和目标信息通过以太网接口传送给视景仿真计算机；视景仿真计算机上运行红外图像生成软件来模拟红外导引头图像的实时生成，并利用LVDS或者Cameralink接口将红外图像输出给客户的真实图像处理产品，该设备上运行红外图像处理算法，算法主要进行红外图像的目标识别，并将目标识别结果通过RS422传输给实时仿真机，由仿真机进行制导指令的计算，进而构成闭环仿真。红外仿真与指导控制仿真联合工作原理如下： 图2 红外仿真与指导控制仿真联合工作原理   系统生成的红外图像效果如下图所示： 图3 红外图像生成效果示意图 主要关键技术如下： 1)         运动目标、场景的三维实体建模 通过建模工具Creator，可以创建所需要的战场环境和目标的三维几何模型，并根据实际物体对象赋予相应的材质，从而确定物体的红外特性参数，为红外成像提供依据。 2)         运动目标、场景等三维模型的纹理材质映射 材质分类就是将场景可见光纹理文件的每一个纹理像素映射到一种材质或者两种以上的材质组合，材质分类的工作采用TMM（Texture Material Mapping）工具实现。TMM工具是视景仿真软件Vega提供的材质纹理赋予工具，利用它在纹理图上定义材质特性，生成纹理材质图片，为红外探测器模块运行时提供物体的材质属性，TMM提供了10大类172种材质，且可以创建新的材质数据。 3)         大气传输特性定义 利用MAT（MOSART atmospheric Tool）设定红外大气传播特性，计算大气透射率、大气背景辐射、太阳或月亮的直接辐射等，由于计算量很大，采用预先计算生成. mat文件，可以有多个.mat文件供系统调用。 4)         不同大气条件下，不同目标的动态连续帧红外图像的生成 利用Microsoft Visual Stdio搭建软件框架，在软件界面上选择大气条件、目标类型等，根据不同的设置参数加载不同的初始参数，利用从实时仿真机接收的运动信息生成动态连续帧红外图像。 5)         动态连续帧红外图像数据的实时在线获取 利用OpenGL函数将帧缓存里面实时显示的红外图像保存到内存中，再调用LVDS或者Cameralink板卡驱动将图像实时传输到图像处理设备，提高了图像获取的效率。 6)         动态图像的实时传输 利用LVDS或者Cameralink等专业的图像传输板卡实现了大数据量图像的实时传输，保证了整个闭环系统的实时性。 7)         多种试验构型 在闭环系统中，制导控制系统、图像采集设备、图像处理设备既可以是全数字的仿真模式，用于前期算法研究和确认；也可以任意替换实物产品，构成实时仿真模式，用于实物产品的试验验证。 主要优势 恒润科技可独立完成红外图像生成系统的总体设计、研发、调试和项目交付等工作。并拥有独特的优势： Ø  专业的红外图像生成技术； Ø  专业的制导控制系统设计实施能力； Ø  丰富的工程实践经验与半实物仿真经验； Ø  齐全的专业队伍，分工协作（包括仿真建模团队、软件开发团队、图像处理算法团队、三维视景仿真团队等）； Ø  完善的管理体系支撑。 客户收益 Ø  利用Vega软件生成红外图像可有效节省成本，提高效率； Ø  可生成不同波段的红外图像，逼真度较高，应用范围广； Ø  通过LVDS/Cameralink等图像输出板卡可保证图像的实时输出，兼顾数字仿真和实时仿真需要； Ø  系统扩展性强，支持多种通信接口。   恒润科技：http://www.hirain.com 电话：64840808-6006