發(fā)布時間：2020-03-26 04:07

【摘要】：紅外目標(biāo)模擬器作為紅外半實物仿真系統(tǒng)的重要組成部分,是檢驗紅外制導(dǎo)武器目標(biāo)識別能力的重要工具。紅外目標(biāo)模擬器通過輻射照度變化實現(xiàn)彈-目距離和彈-目接近速度模擬,其輸出輻射的量值精度和穩(wěn)定性會影響仿真試驗效果,直接關(guān)系到導(dǎo)彈系統(tǒng)的性能評估。因此,必須對其出射輻射進(jìn)行定期的測量和校準(zhǔn)。課題的目的是研究紅外目標(biāo)模擬器輻射測量技術(shù)中的測量方法、輻射測量系統(tǒng)的標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理方法等關(guān)鍵技術(shù),對推動我國國防科技水平的提高有著重要的軍事戰(zhàn)略意義。針對大型軍用紅外目標(biāo)模擬器部分仿真性能處于失檢狀態(tài)的問題,尋求一種可實現(xiàn)紅外目標(biāo)模擬器全仿真狀態(tài)下有效性能評估的輻射測量方法是本文研究的關(guān)鍵問題。針對標(biāo)定源異常輻射波動引起的標(biāo)定電壓變化問題對紅外目標(biāo)模擬器輻射測量的不利影響,建立一種抗干擾能力強的標(biāo)定參數(shù)模型是本文研究的重要問題。針對標(biāo)定數(shù)據(jù)非線性引起的數(shù)據(jù)處理誤差問題對紅外目標(biāo)模擬器輻射測量的不利影響,研究一種擬合性能好的數(shù)據(jù)處理方法是本文需要解決的另一重要問題。針對上述問題,本文開展紅外目標(biāo)模擬器輻射測量技術(shù)的研究工作。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)針對大型軍用紅外目標(biāo)模擬器視場光闌變化時的仿真性能處于失檢狀態(tài)的問題,提出一種基于像斑未充滿探測器測量模式的紅外目標(biāo)模擬器輻射測量方法。首先,針對傳統(tǒng)測量方法采用像斑充滿探測器的測量模式導(dǎo)致測量功能受限的問題,提出基于像斑未充滿探測器測量模式的測量方法,對應(yīng)的,構(gòu)建基于探測器成像和入射光強變化響應(yīng)的輻射測量體系。其次,根據(jù)建立的系統(tǒng)量值傳遞模型,理論研究標(biāo)定和測量成像狀態(tài)不同時存在的響應(yīng)電壓偏差問題,并實驗研究其對輻射測量的影響。為避免上述問題引起的測量誤差,提出基于標(biāo)定和測量成像一致性的測量前提。最后,研究考慮標(biāo)定源內(nèi)部雜散輻射的背景輻射模型,針對標(biāo)定和測量中所需考慮的背景輻射存在差異的問題,提出改進(jìn)的背景輻射電壓修正流程。(2)針對標(biāo)定源異常輻射波動引起的標(biāo)定電壓變化問題對紅外目標(biāo)模擬器輻射測量的不利影響,提出一種基于等效黑體溫度(EBTB)標(biāo)定參數(shù)模型的輻射測量系統(tǒng)標(biāo)定方法。首先,針對傳統(tǒng)模型在抗干擾能力和測量效率上的不足,推導(dǎo)出等效黑體溫度作為新的標(biāo)定參數(shù),建立EBTB標(biāo)定參數(shù)模型。其次,針對現(xiàn)有標(biāo)定流程無法滿足新測量模式下標(biāo)定要求的問題,將標(biāo)定源視場光闌變化和黑體溫度變化相結(jié)合,實現(xiàn)輻射范圍6×10-10W/cm2-7×10-4W/cm2的系統(tǒng)標(biāo)定。最后,研究引起不同模型抗干擾能力不同的原因,并開展不同模型的抗干擾能力對比實驗。實驗結(jié)果表明,在1%標(biāo)定電壓異常變化影響下,EBTB模型的測量偏差的絕對值小于4%,相比傳統(tǒng)模型在不同條件下的測量誤差可降低15%-64%,且在低量級輻射測量或電壓信號較小時更有效。(3)針對標(biāo)定數(shù)據(jù)非線性引起的數(shù)據(jù)處理誤差問題對紅外目標(biāo)模擬器輻射測量的不利影響,提出一種基于粒子群-自適應(yīng)支持向量回歸(PSO-ASVR)算法的輻射測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法。針對傳統(tǒng)方法在擬合性能上的不足,構(gòu)建基于PSO-ASVR算法的數(shù)據(jù)處理流程。其中,構(gòu)建自適應(yīng)處理(AP)流程進(jìn)行標(biāo)定數(shù)據(jù)預(yù)處理,采用支持向量回歸(SVR)算法進(jìn)行標(biāo)定數(shù)據(jù)擬合,并通過粒子群(PSO)算法實現(xiàn)SVR算法的參數(shù)最優(yōu)化。開展不同數(shù)據(jù)處理方法的擬合性能對比實驗。實驗結(jié)果表明,采用AP流程的ALS方法相比于LS方法,擬合誤差可降低86%;本文提出的PSO-ASVR方法相比于傳統(tǒng)方法,擬合誤差最小可降低40%。(4)開展大型軍用紅外目標(biāo)模擬器輻射測量實驗,并進(jìn)行測量結(jié)果的不確定度評定。首先,研制基于探測器成像和入射光強變化響應(yīng)的專用輻射測量系統(tǒng),針對現(xiàn)有裝置存在的測量范圍限制問題,提出高探測率探測方案和多重能量衰減方案,使系統(tǒng)可實現(xiàn)S/N=100時6×10-10W/cm2-7×10-4W/cm2的輻射測量。其次,開展準(zhǔn)直輻射源輻射測量實驗,實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)在標(biāo)定點和非標(biāo)定點的測量偏差的絕對值分別小于0.8%和1.7%。再次,開展紅外目標(biāo)模擬器輻射測量實驗,實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)可實現(xiàn)大型軍用紅外目標(biāo)模擬器全仿真狀態(tài)下的輻射測量,與紅外熱像儀的等效黑體溫度測量偏差的絕對值小于2.5℃。最后,開展輻射測量結(jié)果的不確定度評定,得到相對擴展不確定度為2.8%(k=2)。
【圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論1.1 課題背景及研究的目的和意義在未來戰(zhàn)爭中，超音速戰(zhàn)斗機、復(fù)合制導(dǎo)空空導(dǎo)彈以及雙色成像制導(dǎo)近距格斗彈將成為空戰(zhàn)戰(zhàn)斗力的最新標(biāo)志，空戰(zhàn)將在網(wǎng)絡(luò)化和智能化的戰(zhàn)術(shù)對抗下進(jìn)行[1]，如圖 1-1 所示。戰(zhàn)機的隱身技術(shù)是建立空中優(yōu)勢的基礎(chǔ)[2]，對應(yīng)的干擾與反干擾策略研究不斷深入[3]。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈作為廣泛使用的精確制導(dǎo)武器[4]，通過探測和處理目標(biāo)輻射將目標(biāo)從背景中識別出來[5]。導(dǎo)引頭的雙色成像制導(dǎo)技術(shù)可以實現(xiàn)對紅外干擾彈的反干擾策略[6-7]，因此需要進(jìn)行半實物仿真與動態(tài)性能測試來完成其反干擾策略的性能評估[8-9]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文。型軍用紅外目標(biāo)模擬器軍用紅外目標(biāo)模擬器一般通過內(nèi)置的輻射衰減系統(tǒng)改變輸出輻射亮紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的性能評估。圖 1-4 為某型號中型軍用紅外目標(biāo)模擬器構(gòu)圖，其中控制系統(tǒng)主要包括四部分：分離鏡系統(tǒng)、視場光闌系統(tǒng)衰減系統(tǒng)[55]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TJ765.4

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本文編號：2600923