飞机目标红外特性计算与图像仿真

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.11.006

摘要/Abstract

摘要： 飞机高空高速飞行条件下，红外图像的获取通常较为耗时、费用昂贵，且受不同成像条件的影响严重。为解决这类问题，从分析飞机目标红外辐射特性出发，提出飞机蒙皮、尾喷口及尾焰在不同波段、不同角度下的红外特性计算方法，建立一种飞机红外成像仿真模型。以面向对象技术设计仿真对象、类和人机接口，通过VC软件平台编程生成动态红外图像。在红外制导和火力控制中，仿真图像对目标检测和跟踪研究具有一定参考价值。

关键词: 光学, 红外探测, 动态红外图像, 红外辐射特性, 量化, 辐射亮度

Abstract: In high-altitude and high-speed flight, the infrared image acquisition is time-consuming and costly, and the different conditions affect the infrared imaging greatly. In order to solve such problem, a calculation method for infrared radiation characteristics of the aircraft skin, final nozzle and plume in different wave bands and different angles were proposed on the basis of the analysis on the infrared radiation characteristics of aircrafts. And an infrared imaging simulation model of airplane was presented. The object, class and man-machine interface were designed by using object-oriented technology. The dynamic infrared images were programmed on VC software platform．In the infrared guidance and firepower control, the infrared images can be helpful for the research on target detection and tracking.

中图分类号:

李建勋，童中翔，王超哲，柴栋，李贺，张志波. 飞机目标红外特性计算与图像仿真[J]. 兵工学报, 2012, 33(11): 1310-1318.

LI Jian-xun, TONG Zhong-xiang, WANG Chao-zhe, CHAI Dong, LI He， ZHANG Zhi-bo. Calculation and Image Simulation of Aircraft Infrared Radiation Characteristic[J]. Acta Armamentarii, 2012, 33(11): 1310-1318.

参考文献

［1］ Zuo Y P, Zhang J Q. Review of simulation in infrared imaging system[J]. Infrared and Laser Engineering，2002，31(5)：432-436.
[2］ Ge W, Cao D J, Hao H X. Application of IR controland and guidance technology in precise attack weapons[J]. Acta Armamentarii，2010，31(2)：117-121.
[3］ Mu D, Wang J L, Chen T. Analysis on operating range of a staring infrared search and track system for high- speed aircraft[J]. Optical Technique，2007，32(3)：420- 423.
[4］ Wang Y Z. Biomimetic staring infrared imaging omnidirectional detection technology[J]. Chinese Science Bulletin，2010，55(27)：3073-3080.
[5］吴晓中，滕鹏，鲁艺，等 .喷气式飞机红外辐射仿真计算[J].红外技术，2008，30(12)：727-731.
WU Xiao-zhong, TENG Peng, LU Yi,et al. Calculation and simulation of infrared radiation about some jet aircraft infrared technology[J].Infrared Technology， 2008，30(12)：727-731.(in Chinese)
[6］李琰．动态红外图像的计算机仿真技术研究[J]．内蒙古大学学报:自然科学版，2009，40(1)：107-112.
LI Yan. Study of the computer emulation for dynamic infrared images[J]. Journal of Inner Mongolia University: Natural Science Edition，2009，40(1)：107-112．(in Chinese)
[7］翟泉慧，王强，额日其太．高速飞机红外成像特征数值模拟研究[J]．激光与红外，2002，32(3)：146-148.
ZHAI Quan-hui, WANG Qiang, Eriqitai. Numerical simulation of image of high-speed aircraft[J].Laser & Infrared，2002，32(3)：146-148. (in Chinese)
[8］张可，黎宁，刘福美，等．一种飞行器蒙皮红外辐射图像生成方法[J]．激光与红外，2011，41(3)：272-277.
ZHANG Ke, LI Ning, LIU Fu-mei, et al. Method of aircraft skin infrared radiation image generating[J]. Laser & Infrared，2011，41(3)：272-277．(in Chinese)
[9］石磊，华祖耀，饶颖 .飞机红外辐射图像仿真研究[J].计算机仿真，2007，24(10)：184-187.
SHI Lei, HUA Zu-yao, RAO Ying.Simulation of infrared radiation image of airplane[J].Computer Simulation，2007，24(10)：184-187.(in Chinese)
[10］高思莉，汤心溢．空中飞行目标尾焰红外辐射信号的建模与仿真[J]．光电工程，2007，34(8)：25-27.
GAO Si-li， TANG Xin-yi. Building model of the plume released from the flying machine and simulation[J]. Opto-Electronic Engineering，2007，34(8)：25-27．(in Chinese)
[11］毛峡，胡海勇，黄康，等．飞机红外辐射及大气透过率计算方法[J]．北京航空航天大学学报，2009，35(10)：1228-1231.
MAO Xia, HU Hai-yong, HUANG Kang, et al. Calculation method for airplane IR radiation and atmospheric transmittance[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics，2009，35(10)：1228-1231．(in Chinese)
[12］王美，沈国土，杨宝成，等．小目标和海天背景红外热像模拟[J]．兵工学报，2007，28(5)：561-564.
WANG Mei, SHEN Guo-tu, YANG Bao-cheng, et al. Simulation of infrared images of small target and sea and sky background[J].Acta Armamentarii，2007，28(5)：561-564. (in Chinese)
[13］袁轶慧，张俊举，陈佐龙，等．飞行弹丸表面温度与红外辐射特性仿真研究[J]．兵工学报，2010，31(8)：1090-1094.
YUAN Yi-hui, ZHANG Jun-ju, CHEN Zuo-long, et al. Simulation study on temperature and infrared radiation characteristics of flying projectile[J]. Acta Armamentarii，2010，31(8)：1090-1094. (in Chinese)
[14］李彦志，孙波，王大辉．飞机红外辐射建模与仿真[J]．红外技术，2008，30(5)：252-255.
LI Yan-zhi, SUN Bo, WANG Da-hui. Building model of aeroplane infrared radiant and simulation[J]. Infrared Technology，2008，30(5)：252-255. (in Chinese)
[15］黄常青，郑链，王克勇．动态红外图像仿真研究[J]．电光与控制，2005，12(1)：73-75.
HUANG Chang-qing, ZHENG Lian, WANG Ke-yong. On dynamic infrared images emulation[J].Electronics Optics &Control，2005，12(1)：73-75. (in Chinese)
[16］ Wu H P. Research into theoretical calculation method on engineering of transmittance of infrared radiation through atmosphere[J]. Optics and Precision Engineering, 1998, 6(4): 35-43
[17］罗明东，吉洪湖，黄伟，等.无加力涡扇发动机二元喷管的红外辐射特性实验[J]．航空动力学报，2006，21(4)：631-636.
LUO Ming-dong, JI Hong-hu, HUANG Wei, et al. An experimental investigation on infrared radiation characteristics of 2-D nozzles of turbofan engine afterburner [J]. Journal of Aerospace Power，2006，21(4)：631-636. (in Chinese)
[18］曹西征，郭立红.基于图像的飞行器红外特性测量[J]．光学技术，2007，33(2)：299-301．
CAO Xi-zheng, GUO Li-hong.Measurement of the infrared radiation characteristic of the aerobat based on images [J]. Optical Technique，2007，33(2)：299-301. (in Chinese)
[19］王学伟，张卫国，沈同圣，等．飞机目标动态红外图像的计算机生成[J]．红外与激光工程，1999，28(2)：21-24.
WANG Xue-wei, ZHANG Wei-guo, SHEN Tong-sheng, et al. Computer generation of dynamic infrared images of a plan[J]. Infrared and Laser Engineering，1999，28 (2)：21-24. (in Chinese)
[20］ Li Z, Wang K X, Wei G H. Dynamic infared image generating technique[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1999,18(6):443-448.
[21］ Gambotto J P.Combing image analysis and thermal models for infrared scene simulations[C]∥Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing. Austin, Texas: IEEE, 1994:710-714.
[22］ Hartley R, Zisserman A. Multiple view geometry in computer vision[M]. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2004.
[23］ Williams O M. Dynamic infrared scene projection: a view[J]. Infrared Physics & Technology,1998,39(7): 473-486.

[1]	赵小强，程伟. 基于空间特征交叉融合的轻量级图像超分辨率重建[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1273-1284.
[2]	赵晓冬, 张洵颖. 基于YOLOv5的无人车自主目标识别优化算法[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2732-2744.
[3]	叶闻语, 王春阳, 于金阳, 拓明侃, 王子硕. 基于贪心遗传算法的液晶光学相控阵多光束扫描[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2650-2660.
[4]	张凯歌, 卢志刚, 聂天常, 李志伟, 郭宇强. 面向无人装备的智能边缘计算软技术分析[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2611-2621.
[5]	袁名正, 潘腾, 卞晓兵, 杨磊, 周宏元, 黄广炎, 张宏. 曲面型纤维复材防护掩体在爆炸冲击波下的响应特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3909-3920.
[6]	李作轩, 贾良跃, 郝佳, 王超, 王国新, 明振军, 阎艳. 基于多工况关联的无人车辆车身结构轻量化优化设计[J]. 兵工学报, 2023, 44(11): 3529-3542.
[7]	曹昊哲, 刘全攀. 基于半直接法的无人集群协同视觉SLAM算法[J]. 兵工学报, 2023, 44(11): 3345-3358.
[8]	崔令飞，郭永红，修全发，史超，张硕阳. 基于国产嵌入式智能计算平台的无人机检测方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(S1): 146-154.
[9]	黎一锴，彭靖，史中杰，檀丽宏，李耀宗. 具有环境适应性的柴油机最小压缩比设计方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(8): 1744-1752.
[10]	严继伟，苏娟，李义红. 基于[KG-*9]Ghost卷积与注意力机制的SAR图像建筑物检测算法[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1667-1675.
[11]	刘欢，王春艳，王志强，孙昊，赵义武. 色温星模拟器用抛物面离轴反射光学系统设计[J]. 兵工学报, 2021, 42(3): 572-580.
[12]	余松林，陈玉华，何鹄，王吉军，李岩. 基于颜色聚类的光学伪装效果评估背景选取方法[J]. 兵工学报, 2021, 42(3): 617-624.
[13]	马月红，孔梦瑶. 基于改进快速区域卷积网络的目标检测轻量化算法[J]. 兵工学报, 2021, 42(12): 2664-2674.
[14]	王丹艺，蒋山平，杨林华. 基于军用飞机的热流模拟辐照系统[J]. 兵工学报, 2020, 41(9): 1913-1920.
[15]	丁贵鹏，陶钢，庞春桥，王小峰. 焦深延拓的透雾连续变焦光学系统设计[J]. 兵工学报, 2020, 41(8): 1539-1548.