【摘要】：紅外目標模擬器作為紅外半實物仿真系統(tǒng)的重要組成部分,是檢驗紅外制導武器目標識別能力的重要工具。紅外目標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,直接關系到導彈系統(tǒng)的性能評估。因此,必須對其出射輻射進行定期的測量和校準。課題的目的是研究紅外目標模擬器輻射測量技術中的測量方法、輻射測量系統(tǒng)的標定和數(shù)據處理方法等關鍵技術,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鍵問題。針對標定源異常輻射波動引起的標定電壓變化問題對紅外目標模擬器輻射測量的不利影響,建立一種抗干擾能力強的標定參數(shù)模型是本文研究的重要問題。針對標定數(shù)據非線性引起的數(shù)據處理誤差問題對紅外目標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,本文開展紅外目標模擬器輻射測量技術的研究工作。本文的主要研究內容如下:(1)針對大型軍用紅外目標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,對應的,構建基于探測器成像和入射光強變化響應的輻射測量體系。其次,根據建立的系統(tǒng)量值傳遞模型,理論研究標定和測量成像狀態(tài)不同時存在的響應電壓偏差問題,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,提出基于標定和測量成像一致性的測量前提。最后,研究考慮標定源內部雜散輻射的背景輻射模型,針對標定和測量中所需考慮的背景輻射存在差異的問題,提出改進的背景輻射電壓修正流程。(2)針對標定源異常輻射波動引起的標定電壓變化問題對紅外目標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)標定參數(shù)模型的輻射測量系統(tǒng)標定方法。首先,針對傳統(tǒng)模型在抗干擾能力和測量效率上的不足,推導出等效黑體溫度作為新的標定參數(shù),建立EBTB標定參數(shù)模型。其次,針對現(xiàn)有標定流程無法滿足新測量模式下標定要求的問題,將標定源視場光闌變化和黑體溫度變化相結合,實現(xiàn)輻射范圍6×10-10W/cm2-7×10-4W/cm2的系統(tǒng)標定。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。實驗結果表明,在1%標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)針對標定數(shù)據非線性引起的數(shù)據處理誤差問題對紅外目標模擬器輻射測量的不利影響,提出一種基于粒子群-自適應支持向量回歸(PSO-ASVR)算法的輻射測量系統(tǒng)數(shù)據處理方法。針對傳統(tǒng)方法在擬合性能上的不足,構建基于PSO-ASVR算法的數(shù)據處理流程。其中,構建自適應處理(AP)流程進行標定數(shù)據預處理,采用支持向量回歸(SVR)算法進行標定數(shù)據擬合,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)據處理方法的擬合性能對比實驗。實驗結果表明,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模擬器輻射測量實驗,并進行測量結果的不確定度評定。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,開展準直輻射源輻射測量實驗,實驗結果表明,系統(tǒng)在標定點和非標定點的測量偏差的絕對值分別小于0.8%和1.7%。再次,開展紅外目標模擬器輻射測量實驗,實驗結果表明,系統(tǒng)可實現(xiàn)大型軍用紅外目標模擬器全仿真狀態(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、復合制導空空導彈以及雙色成像制導近距格斗彈將成為空戰(zhàn)戰(zhàn)斗力的最新標志，空戰(zhàn)將在網絡化和智能化的戰(zhàn)術對抗下進行[1]，如圖 1-1 所示。戰(zhàn)機的隱身技術是建立空中優(yōu)勢的基礎[2]，對應的干擾與反干擾策略研究不斷深入[3]。紅外制導導彈作為廣泛使用的精確制導武器[4]，通過探測和處理目標輻射將目標從背景中識別出來[5]。導引頭的雙色成像制導技術可以實現(xiàn)對紅外干擾彈的反干擾策略[6-7]，因此需要進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)大學工學博士學位論文。型軍用紅外目標模擬器軍用紅外目標模擬器一般通過內置的輻射衰減系統(tǒng)改變輸出輻射亮紅外制導導彈的性能評估。圖 1-4 為某型號中型軍用紅外目標模擬器構圖，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]。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ765.4

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本文編號：2600923