● 摘要
随着光电技术的发展，光电探测系统在目标探测、识别和跟踪等领域的应用日益广泛。然而，复杂的结构以及外场性能测试使光电探测系统的研制开发过程面临周期长、费用高以及设计灵活度低的不利局面。由于外场试验不可能满足在各种复杂环境下的测试需求，因此光电探测系统的评估范围受到限制，且耗费巨大。为了提高光电探测系统的设计效率和设计质量，从根本上协助解决其设计难、测试难的问题，计算机仿真技术被大量应用在了其系统的设计中。光电探测系统性能分析和仿真隶属于光电探测系统仿真软件工程。本课题隶属光电探测仿真系统工程的一部分，该部分需要与其他子系统联合调试，进行数据交互，从而构成闭合仿真回路，实现真正意义上的环境与探测系统的再现。本文介绍红外探测器仿真软件的流程，以及本课题在其中所涉及的部分: 目标及背景红外辐射生成建模部分、大气传输建模部分、光学系统建模部分、探测器建模部分、评估部分，以及对系统标定进行探索。在目标及背景红外辐射生成部分，将飞行目标分成几个部位建模，考虑到各个部位的温度、面积，以及与探测器观测方向的夹角等因素，建立起可靠的模型。同时考虑到大气传输的影响，集成外部软件Modtran4.0。对于红外背景，采用随机温度场的方式生成等效的辐射亮度场。在红外成像效应建模方面，通过引入MTF传递函数曲线的概念，将光学系统和探测器系统的成像影响以MTF曲线的形式建立模型，本论文引入各种数学模型，在平台节点上实现了对仿真图像的模拟，并取得了良好的效果。在评估方面，过去的几十年里，学者们的注意力都放在了静态性能评价上，进行了无数的测试和试验，静态性能评价已成为比较可靠的评价方法之一。但是，随着热成像系统的发展，传统的静态性能评价方法已不能满足热成像仿真预测精度的要求，因为静态性能的评价方法只考虑了很少的影响因素。而综合考虑各种因素的动态性能评价方法能够更好地模拟对抗过程。本文将给出静态评估和动态评估参数的具体表达形式。同时在本文最后，探究了如何对仿真系统进行标定的方法，从而使得各个系统的数学模型更加精准。