【摘要】：隨著紅外技術(shù)的發(fā)展及其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,紅外成像系統(tǒng)的設(shè)計與研制工作越來越受到重視,器件工藝的進步和應(yīng)用需求的不斷提高也對其設(shè)計與研制提出了更高的要求,基于物理樣機的傳統(tǒng)設(shè)計和研制流程周期長、成本高,逐漸不能滿足標準化、通用化、快速化的工程設(shè)計需求。因此,本文依托紅外成像理論和計算機仿真技術(shù),致力于構(gòu)建準確可信的數(shù)字化性能樣機,為紅外成像系統(tǒng)工程設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化提供指導,進而縮短成像系統(tǒng)研發(fā)周期,主要開展的工作如下:首先,對紅外成像系統(tǒng)工程設(shè)計的常用指標進行分析,總結(jié)成像系統(tǒng)設(shè)計流程并針對傳感器模塊的快速工程設(shè)計提出了數(shù)字化性能樣機的功能需求,根據(jù)需求分析了數(shù)字化性能樣機的工作原理。其次,從數(shù)字化性能樣機的設(shè)計需求出發(fā),研究了整個成像鏈路中各個模塊對紅外輻射信號的傳遞和轉(zhuǎn)換機理。以連續(xù)輸入/離散化處理/連續(xù)輸出的分析模型為基礎(chǔ),建立了基于信號級的紅外成像系統(tǒng)工程化仿真模型。其中,目標背景輻射建模部分提出了基于實測數(shù)據(jù)的目標背景輻射特性融合方案;光學系統(tǒng)部分建立了基于專業(yè)設(shè)計工具ZEMAX像質(zhì)數(shù)據(jù)的工程化仿真模型,首次實現(xiàn)專業(yè)設(shè)計工具ZEMAX與建模仿真平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián);探測器建模部分除考慮信號傳遞特性、空間特性、噪聲特性外,本文構(gòu)建了基于像素對應(yīng)關(guān)系的精確采樣模型。然后,依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計指標與建立的工程化仿真模型,在Windows7 64位系統(tǒng)上利用C++語言搭建了紅外成像系統(tǒng)數(shù)字化性能樣機平臺。最后,為了驗證數(shù)字化性能樣機的實用性,擬定了紅外成像系統(tǒng)的總體技術(shù)指標,同時考慮到各個模塊之間的參數(shù)匹配,選擇合適的探測器件并設(shè)計了相對應(yīng)的光學系統(tǒng),得到了設(shè)計參數(shù)。借助于本文搭建的性能樣機平臺模擬了成像鏈路中各個模塊的物理效應(yīng),并對仿真的可信性進行分析,結(jié)合MRTD實驗預(yù)估的作用距離,綜合評估了系統(tǒng)的探測識別性能,與擬定的總體技術(shù)指標對比之后,為設(shè)計參數(shù)的修改優(yōu)化指明了方向。本文搭建的紅外成像系統(tǒng)數(shù)字化性能樣機平臺可應(yīng)用于紅外成像系統(tǒng)傳感器模塊設(shè)計參數(shù)下的圖像仿真及性能參數(shù)計算,根據(jù)仿真及分析結(jié)果綜合評估系統(tǒng)性能,能夠為后續(xù)的參數(shù)優(yōu)化指明方向,縮短系統(tǒng)研發(fā)周期,對紅外成像系統(tǒng)的工程設(shè)計具有重要意義。
【圖文】：

)；不同鑒別等級的目標傳遞概率曲線如下圖 2.2 所示：圖2.2 探測、識別、辨認對應(yīng)的目標傳遞概率函數(shù)曲線人眼通過紅外成像系統(tǒng)觀測到目標的基本要求有以下兩點：1） 假設(shè)目標的空間頻率為 f，目標與背景的實際溫差經(jīng)過大氣輻射傳輸后到達成像系統(tǒng)的溫差值不能低于成像系統(tǒng)對應(yīng)于該頻率的 MRTD 值。2） 目標對系統(tǒng)的張角不能低于探測單元所要求的最小視角，目標與成像系統(tǒng)的關(guān)系如下圖 2.3 所示：距離為R 探測單元光學系統(tǒng)目標圖2.3 目標與成像系統(tǒng)位置關(guān)系圖圖 2.3 中 θ 表示目標對成像系統(tǒng)的半張角，R 表示目標與成像系統(tǒng)之間的距離，當 h 表示目標高度時，，需要滿足公式(2-12)：

射線追蹤法示意圖
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN219;TP391.41

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