产品综述

产品开发背景

为客户提供现场测试和评估目标红外信号特征的能力，能分析大气损耗效应并加以补偿。

产品简介

红外信号特征测试是测量目标与背景间的对比度辐射密度，并描绘出其色温图。对于现役装备，这些数据有助于了解对装有红外传感器进攻武器的自卫能力。对于新建武器系统，需要检测红外信号特征是否满足指标规定要求。

测试红外信号特征必须非常精细，首先要获取所有环境参数，其次要考虑测量时目标倾角、航向和其他所有信号特征相关变量，才能保证测量的可重复性，并验证最大允许误差。测量数据需要补偿测量路径的大气衰减以得到校准后的信号特征。测试平台可安装在陆地或直升机上。

测试系统组成包括移动子系统和目标子系统两部分：

1.  移动子系统

• 控制与分析单元（CAU）：由一台笔记本电脑构成，用于控制移动站的所有仪器，且控制所有系统；
• 显示单元；
• 红外信号特征分析软件：

• 对测得的红外图像进行辐射度和温度分析；
• 对经过大气传输效应补偿过的红外图像进行辐射度分析；
• 由MODTRAN软件进行大气传输计算；

• GPS单元（所有GPS相关设备可由客户提供）：

• 精确时间参考，GPS为每个记录仪器打上精确时间标签，精确记录事件发生时间；
• 计算位置，采用GPS接收机获取目标位置。

• 两个红外摄像仪：MWIR和LWIR频段，用于测量目标红外信号特征，并将红外图像传送到控制与分析单元。

各有一台计算机控制红外摄像仪，并运行分析软件（ALTAIR）。另有第三台主控计算机与这两台计算机相连，同时控制和显示两台红外摄像仪。三台计算机安装在一个机柜内。

                              图1 移动子系统构成框图

2.  目标子系统

目标子系统安装在目标上，用于获取目标信息（速度、位置），测量表面温度和环境数据，并通过无线链路将目标信息传送到命令与控制系统。仪器配置与目标类型相关，目标子系统的常用配置如下：

• 控制与数据采集单元，由一台笔记本电脑组成，负责：

• 实时获取环境数据；
• 实时控制表面温度测量单元。

• GPS单元（所有GPS相关设备可由客户提供）：

• 精确时间参考，GPS为每个记录仪器打上精确时间标签，精确记录事件发生时间；
• 计算位置，采用GPS接收机获取目标位置。

• 表面温度测量单元：热传感器和数字采集电路。
• 环境测量系统：

• 气象仪（风、湿度、压力、雨速、可见度）；
• 大气辐射表，用于天空辐射测量；
• 日射辐射表，用于太阳辐射测量；
• 能见度测试仪。

• 姿态朝向参考系统（AHRS），用于复原舰船的速度和朝向的目标信息单元，可由用户自行提供该设备。
• 目标信息传送单元，用无线方式将数据传送至控制单元（移动子系统），可由用户自行提供该设备。
• 用于摄像仪校准和传输损耗评估的黑体目标，黑体温度范围取决于客户的温度要求。

                                                                            图2 目标子系统构成框图

 

                                                                      图3 红外测试系统实物照片

 

                                                  图4 飞行目标红外图像，左：运输机，右：战斗机

 

                                 图5 飞机热信号特征

特点

1. 红外测试系统可针对客户需求定制，以满足其实际需求。
2. 设备齐全：核心设备是两台红外摄像机（MWIR和LWIR），辅助设备包括可见光CCD 摄像机、激光测距仪、自动气象站和能见度测试仪、GPS等。
3. 采用黑体校准摄像机，以保证测试数据的准确性和可重复性。
4. 软件功能强：数据采集完全由一个专用软件控制，另有专用后处理软件来完成全部分析，软件使用交互式用户界面，简单易用。
5. 软件分析功能全面：软件能对红外测试图像进行辐射强度和温度分析，包括对红外图像进行大气传输效应补偿后的辐射强度分析。
6. 用MODTRAN软件计算大气传输。

应用领域

1. 海军舰艇
2. 陆军车辆
3. 航空飞行器

无人驾驶飞行器

经典案例

        意大利IDS公司在舰艇信号特征咨询项目中使用其红外测试系统完成了多个项目。下面报告一个典型测试案例。测试舰艇红外信号特征必须从不同的方位角、俯仰角和测试距离拍摄红外图像。在这一案例中，测试系统的移动子系统安装在直升机上，而军舰保持恒定航向和速度。直升机与军舰保持大约500米距离，并围绕军舰在所需俯仰角度进行拍摄，参见图6。

        测试系统通过对每张红外图像进行后处理，可获得既定方位角、俯仰角和距离条件下目标与背景之间的辐射密度对比度。此外，经过后处理还能获得以下两种热分析结果：舰艇表面温度分布和舰艇目标面积相对于目标/背景温度差ΔT的累积分布曲线，参见图7。

                                                      (a) 右舷

                                                       (b) 左舷

                                                      (c) 正前方

                                           图6 不同角度的红外图像

 

                                  (a) 目标热成像

（b) 舰艇目标面积相对于目标/背景温度差ΔT的累积分布曲线

                         (即温度差大于给定值的目标面积)

                                 图7 舰艇目标热信号特征

 

技术文献