高輝*，趙松慶2，吳根水2，陳海燕趙西帥.中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院制導(dǎo)控制系統(tǒng)研究所，洛陽(yáng)　470092.航空制導(dǎo)武器航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，洛陽(yáng)　47009

基于電阻陣列的紅外場(chǎng)景生成技術(shù)

高輝1，*，趙松慶1，2，吳根水1，2，陳海燕1，趙西帥1
1.中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院制導(dǎo)控制系統(tǒng)研究所，洛陽(yáng)471009
2.航空制導(dǎo)武器航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，洛陽(yáng)471009

針對(duì)紅外成像制導(dǎo)半實(shí)物仿真試驗(yàn)的需求，研究了紅外場(chǎng)景生成技術(shù)。主要通過對(duì)場(chǎng)景的建模、目標(biāo)及場(chǎng)景的紅外特性分析，開展了基于可見光圖像調(diào)制生成紅外圖像技術(shù)的研究。同時(shí)對(duì)飛機(jī)、地面背景及紅外誘餌干擾的建模技術(shù)進(jìn)行了探討，完善了紅外場(chǎng)景的生成方法。利用該紅外場(chǎng)景生成技術(shù)為基于電阻陣列的紅外圖像轉(zhuǎn)換器提供輸入信息，驅(qū)動(dòng)電阻陣列產(chǎn)生紅外輻射，經(jīng)熱像儀觀測(cè)，生成的圖像細(xì)膩、真實(shí)度高，為制導(dǎo)半實(shí)物仿真試驗(yàn)提供了更為逼真的紅外仿真環(huán)境。

半實(shí)物仿真；紅外紋理生成；紅外場(chǎng)景建模；目標(biāo)干擾建模；電阻陣列

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隨著紅外成像制導(dǎo)武器的不斷發(fā)展，紅外制導(dǎo)半實(shí)物仿真已成為制導(dǎo)武器系統(tǒng)的一種關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)工具。它從以往的試驗(yàn)驗(yàn)證手段，現(xiàn)已發(fā)展為設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和優(yōu)化平臺(tái)，貫穿制導(dǎo)武器研制的全過程［1］。

在紅外半實(shí)物仿真測(cè)試中，可利用仿真系統(tǒng)為紅外制導(dǎo)系統(tǒng)提供與實(shí)際工作狀況相似的環(huán)境，需要構(gòu)建的環(huán)境如下：

1）為彈體提供三維運(yùn)動(dòng)環(huán)境。

2）為紅外導(dǎo)引系統(tǒng)提供目標(biāo)和背景的紅外輻射環(huán)境。

3）為舵機(jī)提供力矩環(huán)境。

上述3種環(huán)境分別由五軸轉(zhuǎn)臺(tái)、紅外目標(biāo)模擬器和負(fù)載模擬器提供。此外，還需要仿真計(jì)算機(jī)和仿真總控臺(tái)，并且以光纖網(wǎng)絡(luò)作為整個(gè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)的集成基礎(chǔ)，各個(gè)設(shè)備之間通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；仿真系統(tǒng)的時(shí)序邏輯控制由產(chǎn)品控制臺(tái)完成，目標(biāo)和干擾的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型計(jì)算由仿真計(jì)算機(jī)完成，目標(biāo)生成控制由紅外場(chǎng)景生成系統(tǒng)的控制器完成。

作為紅外制導(dǎo)半實(shí)物仿真的關(guān)鍵部件，紅外場(chǎng)景生成系統(tǒng)為導(dǎo)引頭提供了動(dòng)態(tài)的紅外目標(biāo)和背景圖像，逼真地模擬了導(dǎo)彈發(fā)射過程中導(dǎo)引頭接收到的紅外輻射情況。紅外場(chǎng)景生成技術(shù)主要包含軟件和硬件兩方面，其中，軟件方面包括紅外場(chǎng)景的建模及目標(biāo)紅外特性與運(yùn)動(dòng)特性建模，硬件則主要是紅外場(chǎng)景生成裝置。在半實(shí)物仿真過程中，圖像生成計(jì)算機(jī)調(diào)用事先建好的模型，賦予其紅外輻射亮度值，并將輻射亮度值轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電壓，最終驅(qū)動(dòng)紅外場(chǎng)景生成裝置生成紅外場(chǎng)景圖像以供導(dǎo)引頭接收［2］。

國(guó)外對(duì)紅外場(chǎng)景的仿真技術(shù)研究起步較早，不僅研制成功了多種類型的紅外場(chǎng)景生成裝置，同時(shí)也對(duì)場(chǎng)景建模及目標(biāo)/背景的紅外特性進(jìn)行了大量研究［3］，建立了多個(gè)武器仿真中心，如美國(guó)陸軍航空和導(dǎo)彈司令部（AMCOM）所屬的高級(jí)仿真中心（ASC）、埃格林空軍基地（Eglin AFB）的空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）、陸軍試驗(yàn)鑒定司令部（ATEC）所屬的紅石技術(shù)試驗(yàn)中心（RTTC））、美國(guó)休斯公司、英國(guó)宇航公司以及法國(guó)軍事電子技術(shù)中心等代表歐美武器系統(tǒng)仿真領(lǐng)域的最高技術(shù)水平的仿真實(shí)驗(yàn)室，均投入巨資開展紅外場(chǎng)景生成技術(shù)的研究。此外，國(guó)外還推出了一系列商用的紅外場(chǎng)景生成軟件，例如：JRMTechnology公司推出的Genesis MC材質(zhì)分類軟件、環(huán)境仿真模塊Sigsim和傳感器仿真模塊Sensim等套件，可用于紅外場(chǎng)景的構(gòu)建；法國(guó)OKTAL-SE公司開發(fā)的SE-Workbench-EO軟件，可以從物理原理上對(duì)各成像環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真，依據(jù)熱傳導(dǎo)方程計(jì)算不同材質(zhì)的表面溫度，獲得目標(biāo)和環(huán)境的紅外輻射亮度，再依據(jù)大氣環(huán)境等影響紅外輻射傳輸?shù)臈l件構(gòu)建由傳感器接收到的紅外場(chǎng)景。限于國(guó)外的技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)紅外場(chǎng)景生成技術(shù)與國(guó)外還存在較大差距，尤其是基礎(chǔ)理論方面，對(duì)目標(biāo)特性的認(rèn)識(shí)還存在一定的不足，工程化應(yīng)用有限［4-7］。本文針對(duì)紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈半實(shí)物仿真試驗(yàn)的需求，對(duì)基于電阻陣列的紅外場(chǎng)景生成技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 紅外場(chǎng)景建模

對(duì)紅外場(chǎng)景的建模采用三維建模方法，即利用計(jì)算機(jī)在滿足需要的精度上對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行建模，然后設(shè)置投影平面（類似于一個(gè)攝像機(jī)的像面），采用三維到二維的投影算法計(jì)算場(chǎng)景在該投影平面上的二維圖像。此外，還必須對(duì)場(chǎng)景中各個(gè)物體間相互遮擋的情況加以考慮，最終生成完善的符合幾何成像關(guān)系的場(chǎng)景［8］。

1.1 處理流程

紅外場(chǎng)景仿真的真實(shí)感意味著仿真結(jié)果在客觀上符合實(shí)際物理過程，滿足應(yīng)用必需的準(zhǔn)確度。紅外紋理的真實(shí)感很大程度上決定了仿真的真實(shí)感。為此，場(chǎng)景的渲染應(yīng)采用符合紅外輻射傳輸過程的動(dòng)態(tài)紅外圖像生成模型，以體現(xiàn)場(chǎng)景的紅外物理特征。為了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地生成動(dòng)態(tài)紅外場(chǎng)景，需要建立各種環(huán)境條件下的地面不同材質(zhì)的表面宏觀均值溫度生成模型，以計(jì)算仿真對(duì)象的宏觀均值溫度，并進(jìn)一步采用基于可見光圖像的紅外紋理細(xì)節(jié)調(diào)制方法，對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行微觀調(diào)制，生成物體表面溫度分布微觀特征。對(duì)于目標(biāo)溫度，則根據(jù)已有其他目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行外推擴(kuò)展，生成目標(biāo)的溫度分布。最后，進(jìn)一步結(jié)合物體表面的紅外發(fā)射率和反射率等特征，將輻射特征編碼成DDS（Direct Draw Surface）格式紋理，用于后期動(dòng)態(tài)紅外場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)程序中圖形處理器（GPU）的實(shí)時(shí)采樣，計(jì)算出包含環(huán)境反射、大氣透過率和大氣路徑輻射等效應(yīng)的物體表面仿真紅外輻射值，生成高真實(shí)感的紅外仿真場(chǎng)景。

1.2 基于可見光圖像調(diào)制的紅外紋理生成

紅外紋理的生成首先應(yīng)建立紅外材質(zhì)庫(kù)，基于熱平衡方程對(duì)地面不同材質(zhì)建立熱物理特性預(yù)測(cè)理論模型，并根據(jù)已有數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行外推擴(kuò)展，建立紋理的宏觀溫度場(chǎng)分布。通過人工調(diào)節(jié)的方法設(shè)計(jì)紅外紋理的微觀細(xì)節(jié)，以應(yīng)用于三維紅外景象設(shè)計(jì)與集成［9］。具體的物體表面紅外紋理生成流程如圖1所示。

根據(jù)物體表面紅外紋理生成的設(shè)計(jì)概念和處理流程，可將物體表面紅外紋理生成流程分為4個(gè)大的模塊：宏觀均值溫度生成模塊、微觀紋理特性生成模塊、編碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模塊及輸入輸出模塊。相應(yīng)的軟件總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1）宏觀均值溫度生成

即從宏觀角度實(shí)現(xiàn)溫度空間分布。由于目標(biāo)和地形的不同區(qū)域因環(huán)境條件和自身物理特性等的區(qū)別，其溫度的整體（均值）變化是非常劇烈的。但在時(shí)間較短的仿真中，其變化很小，為簡(jiǎn)化問題處理，通常可認(rèn)為溫度均值不變，從而能夠建立不同區(qū)域和溫度均值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2）微觀紋理特性生成

對(duì)紅外紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理時(shí)，由于不同材質(zhì)之間不停地進(jìn)行熱傳遞，溫度沒有明顯的梯度變化，都是漸變的過程，所以紅外圖像的邊緣是模糊的。因此，按照鄰域平均方法對(duì)邊界周圍的均值溫度和發(fā)射率進(jìn)行過渡處理。假設(shè)要計(jì)算坐標(biāo)為（x，y）的像素C 的溫度值Tx，y，鄰域半徑取為r，則有

圖2　基于可見光圖像調(diào)制的紅外紋理生成軟件結(jié)構(gòu)Fig.2　Structure of infrared radiation texture generation software based on visible light image modulation

式中：i和j為鄰域內(nèi)的相對(duì)坐標(biāo)。在均值溫度上疊加溫度擾動(dòng)，使物體表面輻射分布發(fā)生起伏，可以實(shí)現(xiàn)紅外紋理細(xì)節(jié)信息的增加。由于可見光紋理和紅外紋理在空間分布上具有一定的相似性，將可見光對(duì)應(yīng)像素的RGB分量按照適當(dāng)?shù)臋?quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，然后疊加在均值溫度值上，實(shí)現(xiàn)微觀紋理特征調(diào)制。調(diào)制溫度T的計(jì)算方法為

式中：Taverage為均值溫度；α為調(diào)制因子，通過調(diào)節(jié)α可以改變紅外紋理細(xì)節(jié)的多少，α越大，細(xì)節(jié)信息越多；G為處理后的可見光圖像上某個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，取值范圍為0～255。

3）編碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

由于均值溫差和發(fā)射率都是浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，可采用Direct3D的DDS紋理格式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼。如上所述，表面紅外紋理的每個(gè)像素應(yīng)包含場(chǎng)景區(qū)域類型、均值溫差和發(fā)射率等內(nèi)容，因此應(yīng)組織成四通道32位浮點(diǎn)型DDS紋理以保證數(shù)據(jù)精度。

4）輸入和輸出

軟件的輸入數(shù)據(jù)為需要生成對(duì)應(yīng)紅外紋理的可見光圖像，格式為*.bmp、*.jpg和*.png。在軟件中就是對(duì)可見光圖像進(jìn)行框選，賦溫度、發(fā)射率和反射率等信息，最終將其轉(zhuǎn)換為包含紅外數(shù)據(jù)的DDS格式紋理。

輸出數(shù)據(jù)為表面紅外紋理每個(gè)像素應(yīng)包含的場(chǎng)景區(qū)域類型、均值溫差和發(fā)射率等內(nèi)容。由于溫度值應(yīng)該是浮點(diǎn)數(shù)，因此應(yīng)組織成四通道32位浮點(diǎn)型DDS紋理以保證數(shù)據(jù)精度。其中，采用紋理像素的R通道保存場(chǎng)景區(qū)域類型信息，G通道保存均值溫差信息，B通道保存發(fā)射率信息，A通道在生成煙霧等具有一定透過率的材質(zhì)的紋理時(shí)，用來(lái)表征其透過率信息。

1.3 三維紅外景象設(shè)計(jì)與集成

通過圖形圖像工具和三維建模工具針對(duì)三維紅外景象的不同內(nèi)容建立景象的幾何模型。并通過UVW貼圖等三維貼圖手段將模型的紋理映射模型上，完成整個(gè)場(chǎng)景中景象的設(shè)計(jì)，最終將整個(gè)場(chǎng)景的集成規(guī)劃根據(jù)場(chǎng)景要求輸出相應(yīng)的模型和地形文件。

1.3.1 飛機(jī)目標(biāo)建模

根據(jù)典型目標(biāo)的幾何參數(shù)，使用3DS MAX和MultiGen Creator等三維建模軟件完成三維目標(biāo)獨(dú)立模型的建立，并最終導(dǎo)入到3D MAX中統(tǒng)一為max文件的三維目標(biāo)模型，同時(shí)為之賦予實(shí)拍或者仿真生成的紋理，以得到比較真實(shí)的目標(biāo)模型。根據(jù)目標(biāo)幾何特征，在建模時(shí)通常可將目標(biāo)分為剛體或柔性體。

1）機(jī)體建模

根據(jù)飛機(jī)目標(biāo)的真實(shí)幾何信息，利用3DS MAX和MultiGen Creator等三維建模工具建立飛機(jī)三維模型。需要根據(jù)要求調(diào)節(jié)模型的復(fù)雜度，即注意模型的三角形個(gè)數(shù)。構(gòu)成模型的三角形個(gè)數(shù)越多，模型就越逼真，但這樣會(huì)消耗過多的資源。因此，模型精細(xì)程度需要與資源達(dá)到一個(gè)平衡。

利用紅外紋理生成軟件，根據(jù)飛機(jī)機(jī)體不同位置的溫度和發(fā)射率等信息，生成相應(yīng)的紅外紋理。然后，將生成的紅外紋理映射到所建的飛機(jī)模型中。

2）尾焰建模

由于飛機(jī)尾焰屬于流體，和剛性的蒙皮表面不同，它沒有一個(gè)明顯的表面的概念，很難使用幾何模型來(lái)表達(dá)，所以不能用對(duì)剛體建模的方法來(lái)構(gòu)造尾焰模型，故對(duì)于飛機(jī)尾焰這類流體目標(biāo)擬采用Billboard技術(shù)進(jìn)行建模。

①Billboard技術(shù)

Billboard廣泛應(yīng)用于三維場(chǎng)景仿真技術(shù)中。一個(gè)Billboard實(shí)際上就是一個(gè)始終面向觀察者的平面，通常為一個(gè)四邊形。其朝向隨著Billboard和觀察者的移動(dòng)而不斷的改變。

將飛機(jī)尾焰視為一個(gè)四邊形Billboard處理，飛機(jī)軸線位于該四邊形所在的平面上，并且尾焰Billboard能且只能沿著該軸線旋轉(zhuǎn)；由于飛機(jī)在三維空間中的位置和姿態(tài)可以隨意變化，其軸線也可以任意改變，所以可用任意軸Billboard來(lái)模擬飛機(jī)尾焰［10-12］。

在模擬飛機(jī)尾焰時(shí)，根據(jù)尾焰和機(jī)體的相對(duì)位置以及機(jī)體的世界坐標(biāo)系變換矩陣，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出尾焰中心在世界坐標(biāo)系中的位置；然后，再根據(jù)視空間變換矩陣，可計(jì)算出觀察者的位置；最后，求得尾焰的世界坐標(biāo)系變換矩陣，從而使尾焰Billboard被正確旋轉(zhuǎn)，使其朝向一直面對(duì)著觀測(cè)者。

②動(dòng)態(tài)尾焰紋理

典型的Billboard技術(shù)并不能完全滿足仿真試驗(yàn)的要求，因?yàn)殡S著飛行速度和觀察角度的不同，飛機(jī)的尾焰輻射并不相同，所以Billboard上映射的紋理應(yīng)該使用動(dòng)態(tài)插值生成的圖像。因?yàn)樵囼?yàn)條件的限制，只能獲得一些特定速度和角度的尾焰輻射數(shù)據(jù)，因此必須從這些特定速度和角度對(duì)應(yīng)的輻射數(shù)據(jù)出發(fā)，在給定速度和角度范圍內(nèi)插值生成其他速度和角度對(duì)應(yīng)的尾焰數(shù)據(jù)，編碼后作為Billboard的紋理信息。該算法流程具體如下。

步驟1根據(jù)飛機(jī)當(dāng)前的飛行速度v查詢紋理文件，找到最臨近的飛行速度對(duì)應(yīng)的輻射數(shù)據(jù)；由于與飛行速度嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的輻射數(shù)據(jù)很少，可假定速度是離散取值的，其間隔為10 m/s，并認(rèn)為落在這一間隔中的所有速度是相等的。

步驟2根據(jù)當(dāng)前的觀察角度θ，在步驟1所找到的輻射數(shù)據(jù)中，查找最臨近角度θ1和θ2所對(duì)應(yīng)的輻射數(shù)據(jù)（θ2≥θ1）Dθ1和Dθ2。

步驟3計(jì)算權(quán)重因子F1和F2：

步驟4對(duì)于尾焰頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)（U，V），計(jì)算角度θ對(duì)應(yīng)的輻射數(shù)據(jù)：

③尾焰紋理擾動(dòng)

尾焰并不是一個(gè)剛體，其形狀會(huì)隨著時(shí)間不斷變化，這種動(dòng)態(tài)效果可以通過擾動(dòng)進(jìn)行模擬。一般說來(lái)，尾焰垂直方向的擾動(dòng)很小，可以忽略不計(jì)，只需模擬水平方向的擾動(dòng)效果即可。

擾動(dòng)也是通過紋理映射的方法實(shí)現(xiàn)的。首先用分形方法生成一張隨機(jī)擾動(dòng)紋理，為8位的灰度圖像。定義擾動(dòng)速度S（U，V），得到任意時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的擾動(dòng)紋理坐標(biāo)K′（U，V）為

最后將K′（U，V）歸一化，得到K（U，V）。利用紋理坐標(biāo)（U，V）對(duì)所得的擾動(dòng)紋理進(jìn)行查找，得到擾動(dòng)的臨時(shí)值N∈［0，1］。然后定義一個(gè)擾動(dòng)的大小D∈［0，1］，利用式（7）可得到最終的擾動(dòng)值P∈［0，1］為

最后，將擾動(dòng)值P加到尾焰的水平紋理坐標(biāo)U上，得到的尾焰在水平方向上將具有動(dòng)態(tài)效果。

1.3.2 地面背景建模

對(duì)于屬于開放式場(chǎng)景的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，其建模流程通常為：將高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為灰度高程圖像；將灰度高程圖像導(dǎo)入三維建模工具3DS MAX，利用地形生成插件修改調(diào)節(jié)各種參數(shù)，采樣生成幾何地形網(wǎng)格；基于高程圖像進(jìn)行地貌規(guī)劃，生成地貌分布特征。

1）數(shù)字高程數(shù)據(jù)處理

對(duì)于實(shí)際測(cè)量的高程數(shù)據(jù)，目前廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)格式主要有美國(guó)國(guó)家影像和制圖局（NIMA）的DTED數(shù)據(jù)、美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的DEM以及DLG數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)格式將對(duì)高度數(shù)據(jù)編碼描述，并且有些數(shù)據(jù)格式（如DLG數(shù)據(jù)）還包括地表特征的描述。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)主要用于對(duì)實(shí)際場(chǎng)景的復(fù)現(xiàn)。

應(yīng)采用數(shù)字高程信息處理軟件對(duì)具體格式進(jìn)行相應(yīng)的解碼轉(zhuǎn)換和高程解析，截取所需大小的場(chǎng)景生成3DS MAX中可用的高程灰度圖像，如圖3所示。

圖3　DEM數(shù)據(jù)處理Fig.3　Process of DEM data

2）高程灰度圖到三維網(wǎng)格的轉(zhuǎn)化

DEM數(shù)據(jù)最終要用三角形面的拼接來(lái)實(shí)現(xiàn)三維化。通過對(duì)高程數(shù)據(jù)作二次采樣，并選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)乃惴?，?shí)現(xiàn)地形的三角化。

能將高程灰度圖轉(zhuǎn)化為地形網(wǎng)格的工具有很多，例如可通過3DS MAX軟件中的DREAMSCAPE工具生成地形網(wǎng)格，或是利用MultiGen Creator軟件生成地形網(wǎng)格。對(duì)幾何地形三維網(wǎng)格還需進(jìn)行細(xì)節(jié)修改，包括清除褶皺和縫隙等瑕疵。

對(duì)于幀頻為200 Hz的要求，需要對(duì)地形進(jìn)行三角面片的合并和簡(jiǎn)化；如果對(duì)逼真度要求較高，則可以使用簡(jiǎn)化的網(wǎng)格模型。

3）進(jìn)行地貌規(guī)劃

通常需要結(jié)合背景高程特征進(jìn)行地貌、地物規(guī)劃，以確定各類地貌的分布，如圖4所示。

圖4　總體地貌和地物規(guī)劃圖Fig.4　Image of overall physiognomy and landform

然后根據(jù)總體地貌和地物規(guī)劃圖，利用Photoshop等工具，制作分類地貌區(qū)域分布圖，為地形紅外紋理映射階段的工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。針對(duì)規(guī)劃的地貌分布，可得到相應(yīng)的分類地貌區(qū)域分布圖，如圖5所示。

4）集成設(shè)計(jì)

在建模階段，因進(jìn)行目標(biāo)和背景設(shè)計(jì)時(shí)所采用的3DS MAX和PhotoShop等軟件功能所限，必須采用普通的紋理格式進(jìn)行可見光紋理映射。而紅外紋理所采用的DDS格式是特定編碼，無(wú)法直接應(yīng)用于三維建模，而是在渲染過程中與模型進(jìn)行綁定。因此，需要以可見光紋理為中介，建立紅外紋理和三維景象綁定關(guān)系，完成三維紅外景象集成設(shè)計(jì)。

直接利用現(xiàn)有的高程數(shù)據(jù)，經(jīng)轉(zhuǎn)換和處理后生成所需地形圖的方法簡(jiǎn)單易行，操作性強(qiáng)，可以生成較復(fù)雜的場(chǎng)景，減少了圖形工作站的運(yùn)算時(shí)間，提高了效率。

圖5　分類地貌區(qū)域分布Fig.5　Area distribution of physiognomy divisions

1.3.3 誘餌干擾建模

分析紅外誘餌彈干擾紅外成像制導(dǎo)武器誘騙目標(biāo)的基本原理，對(duì)紅外誘餌彈在發(fā)射后及燃燒單元的運(yùn)動(dòng)模型和軌跡方程進(jìn)行建模，對(duì)紅外誘餌彈的紅外輻射特性進(jìn)行實(shí)測(cè)建模。

在紅外誘餌彈建模方法的選擇上，采用基于粒子系統(tǒng)與Billboard紋理映射相結(jié)合的方法來(lái)模擬動(dòng)態(tài)誘餌彈，使模型效果的真實(shí)性大大提高［13-14］。

利用Billboard技術(shù)和紅外紋理映射的方法（幀頻要求為200 Hz）或利用Billboard技術(shù)、粒子系統(tǒng)和紅外紋理映射的方法（幀頻要求較低）在OGRE平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外誘餌彈燃燒效果的仿真。

1）紅外誘餌彈的空間分布建模

誘餌彈從載體（飛機(jī)、軍艦）上投放到空中后，其煙火劑經(jīng)點(diǎn)燃后迅速燃燒，形成紅外輻射假目標(biāo)。根據(jù)紅外誘餌出膛后發(fā)生燃燒反應(yīng)的微元體初速度、加速度、風(fēng)力和阻力等因素分析誘餌彈的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)模型，求出紅外誘餌彈的速度方程，并對(duì)燃燒單元爆炸時(shí)的空間分布進(jìn)行建模。

圖6為紅外誘餌彈發(fā)射后的運(yùn)動(dòng)軌跡。紅外誘餌彈在運(yùn)動(dòng)過程中主要受發(fā)射時(shí)與地面的夾角、初速度、重力、阻力和風(fēng)力等的影響。紅外誘餌彈出膛后發(fā)生燃燒反應(yīng)的微元體質(zhì)量為m，重力加速度為g，投射力轉(zhuǎn)化為初速度。假定發(fā)射器相對(duì)飛機(jī)X軸、Y軸和Z軸的安裝位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，紅外誘餌彈在飛機(jī)中心位置沿飛機(jī)軸線向后發(fā)射，如果紅外誘餌彈的發(fā)射方向?yàn)槠渌较颍赏ㄟ^相應(yīng)的坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到沿飛機(jī)軸線向后的發(fā)射方向。紅外誘餌作為橢圓體的點(diǎn)源，主要受到升力、阻力、投射力和地球引力影響，其中，阻力和升力是紅外誘餌幾何形狀、速度、質(zhì)量和大氣密度的函數(shù)。紅外誘餌彈發(fā)射以后，主要受重力、空氣阻力和自然風(fēng)的影響。

圖6　紅外誘餌彈發(fā)射后的運(yùn)動(dòng)軌跡Fig.6　Trajectory of decoy after launched

2）紅外誘餌彈輻射特性模型建模

紅外誘餌彈被拋射點(diǎn)燃后產(chǎn)生高溫火焰，并在規(guī)定的光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)紅外輻射，從而欺騙或誘惑敵紅外探測(cè)系統(tǒng)或紅外制導(dǎo)系統(tǒng)。紅外誘餌彈從點(diǎn)燃開始到輻射強(qiáng)度達(dá)到額定值的90％時(shí)所需的時(shí)間稱為起燃時(shí)間。無(wú)論誘餌彈在起燃時(shí)間后的輻射強(qiáng)度如何變化，其在誘餌彈剛?cè)紵龝r(shí)總會(huì)存在一個(gè)劇烈上升的過程。在起燃時(shí)間內(nèi)，各種型號(hào)誘餌彈的輻射強(qiáng)度基本上是直線上升的，然后隨著誘餌彈燃料不斷消耗，輻射強(qiáng)度逐漸下降直到消失。

由于紅外誘餌彈的燃燒成分較為復(fù)雜，其核心部分的紅外輻射介于灰體和氣體之間，因此，對(duì)其精確建模的難度較大?？紤]到仿真過程中關(guān)心的只是不同投放高度及投放速度下的誘餌彈輻射亮度和形體隨距離與時(shí)間的變化規(guī)律，因此，可采用簡(jiǎn)化方法實(shí)現(xiàn)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，多數(shù)情況下誘餌彈在圖像上表現(xiàn)為近似球形，故可設(shè)定誘餌彈在圖像表現(xiàn)上為灰度均勻的圓形。在建模時(shí)，誘餌彈燃燒單元紅外輻射的變化特性主要是以試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對(duì)大量燃燒單元的點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)，獲得誘餌彈輻射強(qiáng)度隨投放高度的變化曲線、隨投放速度的變化曲線以及其隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)輻射強(qiáng)度曲線，進(jìn)而獲得一定投放高度和投放速度下的動(dòng)態(tài)輻射強(qiáng)度曲線。利用導(dǎo)引頭實(shí)測(cè)誘餌干擾彈近距動(dòng)態(tài)燃燒的圖像形體隨時(shí)間變化的曲線，并依據(jù)朗伯余弦定理中輻射強(qiáng)度、輻射亮度及視線方向投影面積的關(guān)系獲得誘餌干擾的輻射亮度曲線。最后將其轉(zhuǎn)換為紅外圖像。在本文仿真過程中，以常用的實(shí)測(cè)紅外誘餌彈輻射特性數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，求出輻射強(qiáng)度和溫度隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)輻射強(qiáng)度曲線。

3）紅外誘餌彈幾何模型建立

在OGRE平臺(tái)中利用粒子系統(tǒng)模型能夠很好地體現(xiàn)不規(guī)則模糊物體的動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性［15］。但考慮實(shí)時(shí)性對(duì)幀頻的要求，對(duì)于幀頻為200 Hz的要求可采用Billboard技術(shù)進(jìn)行誘餌彈的建模；如果對(duì)于逼真度要求較高，則可以采用Billboard技術(shù)與粒子系統(tǒng)并用進(jìn)行建模，并在此基礎(chǔ)上利用粒子重用技術(shù)、Billboard技術(shù)與紋理映射技術(shù)對(duì)誘餌彈模型進(jìn)行優(yōu)化。粒子系統(tǒng)在OGRE渲染的基本流程如圖7所示。

圖7　OGRE渲染流程圖Fig.7　Flow chart of OGRE rendering processing

OGRE初始化部分主要完成程序中對(duì)OGRE所需管理器（如場(chǎng)景管理器、資源管理器、材質(zhì)管理器和紋理管理器）的初始化工作等。加載資源部分主要完成對(duì)所需資源的調(diào)用以及相應(yīng)腳本的解析。創(chuàng)建場(chǎng)景部分主要完成相機(jī)的創(chuàng)建和粒子系統(tǒng)各部分模塊的加載。最后，場(chǎng)景管理器利用渲染隊(duì)列將創(chuàng)建好的資源以一定的順序渲染到窗口中并顯示出來(lái)，完成三維圖像的顯示。

4）OGRE粒子系統(tǒng)

OGRE引擎在渲染場(chǎng)景特效時(shí)，需調(diào)用內(nèi)部的粒子系統(tǒng)模塊。粒子系統(tǒng)模塊根據(jù)內(nèi)部設(shè)置的粒子屬性，在粒子的生命周期內(nèi)實(shí)時(shí)更新粒子，并將每一幀的結(jié)果實(shí)時(shí)渲染出來(lái)，給人以動(dòng)態(tài)變化的視覺特效［16-17］。OGRE粒子系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置關(guān)系如圖8所示。

圖8　OGRE粒子系統(tǒng)設(shè)置圖Fig.8　Scheme of OGRE particle system setting

利用粒子系統(tǒng)內(nèi)部各模塊間的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)誘餌彈的擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)和受力等多種特效，且效果十分符合真實(shí)的情況。

5）大氣輻射傳輸建模

該模塊借助MODTRAN計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)大氣輻射傳輸特性計(jì)算，滿足其他模塊的需求。由于大氣計(jì)算的運(yùn)算量大，無(wú)法在反演或重構(gòu)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。本模塊根據(jù)給定參數(shù)預(yù)先計(jì)算出大氣路徑透過率、路徑輻射和天空背景輻射，并編碼存儲(chǔ)為紋理圖像，以滿足仿真時(shí)在物體自身輻射基礎(chǔ)上實(shí)時(shí)疊加大氣效應(yīng)的需求。

另外，根據(jù)輻射統(tǒng)計(jì)特性獲得積云的輻射周視環(huán)面分布場(chǎng)，再利用可編程渲染管線對(duì)晴空背景輻射紋理進(jìn)行采樣，與云輻射圖結(jié)合，量化輸出天空背景輻射。

2 實(shí)時(shí)圖像生成及電阻陣列驅(qū)動(dòng)控制

基于GPU的實(shí)時(shí)圖像生成模塊的主要功能是建立符合紅外輻射傳輸過程的“目標(biāo)-背景-大氣”綜合模型，根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)和控制，生成滿足用戶需求的三維紅外場(chǎng)景圖像。在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)圖像生成模式下，程序按照仿真條件加載相應(yīng)的紅外輻射紋理數(shù)據(jù)、目標(biāo)及背景三維模型等資源，完成場(chǎng)景的初始化。然后根據(jù)輸入控制解算模塊解算出的控制信息對(duì)導(dǎo)彈方位和導(dǎo)彈姿態(tài)角實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，再使用OGRE渲染引擎將數(shù)據(jù)送入GPU中進(jìn)行渲染，生成本征紅外輻射場(chǎng)景。之后，采用集成的大氣輻射傳輸模塊，添加大氣衰減和路徑輻射對(duì)場(chǎng)景的影響，最終完成動(dòng)態(tài)三維紅外場(chǎng)景圖像的渲染工作。在本機(jī)圖像生成模式下，程序按照仿真條件加載相應(yīng)的紅外輻射紋理數(shù)據(jù)、目標(biāo)及背景三維模型等資源，完成場(chǎng)景的初始化。然后，程序根據(jù)用戶輸入的參數(shù)對(duì)導(dǎo)彈和目標(biāo)的方位和姿態(tài)角進(jìn)行控制，再使用OGRE渲染引擎將數(shù)據(jù)送入GPU中進(jìn)行渲染，生成本征紅外輻射場(chǎng)景。接著采用集成的大氣輻射傳輸模塊，添加大氣衰減和路徑輻射對(duì)場(chǎng)景的影響，最終完成動(dòng)態(tài)三維紅外場(chǎng)景圖像的渲染工作。整個(gè)動(dòng)態(tài)紅外圖像生成流程如圖9和圖10所示。

最終的紅外場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)由渲染管線輸出后，一般是直接送入后臺(tái)緩存（Background Buffer）中，然后再通過交換送至前臺(tái)顯示出來(lái)。

圖11為GPU體系結(jié)構(gòu)。從圖11中可以看出，系統(tǒng)內(nèi)存中的幾何形體數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)被送入顯存當(dāng)中并通過GPU渲染管線完成渲染。幾何形體數(shù)據(jù)由顯存直接送入頂點(diǎn)處理器，而紋理數(shù)據(jù)則需要由片段處理器中的采樣器以采樣的方式送入渲染管線參與計(jì)算。渲染完成后的結(jié)果數(shù)據(jù)被送入到幀緩沖器中用來(lái)顯示，還可以由幀緩沖器輸出到顯存中以紋理的形式保存。

由OGRE渲染引擎實(shí)時(shí)渲染到屏幕上的紅外場(chǎng)景數(shù)據(jù)，以圖像數(shù)據(jù)的形式存在于每一幀渲染前的GPU緩存中。首先通過圖像數(shù)據(jù)輸出模塊完成從GPU的緩存中實(shí)時(shí)高幀頻提取紅外場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)到內(nèi)存中的工作，然后通過實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸流如圖12所示。

圖9　實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)圖像生成模式流程圖Fig.9　Flow chart of real-time network image generation scheme

圖10　本機(jī)圖像生成模式流程圖Fig.10　Flow chart of local image generation scheme

圖11　圖形處理器（GPU）體系結(jié)構(gòu)Fig.11　Architecture of graphics processing unit（GPU）

圖12　數(shù)據(jù)傳輸流圖Fig.12　Scheme of data transmission

圖像數(shù)據(jù)通過驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)基于MOS電阻陣列的圖像轉(zhuǎn)換器硬件工作，產(chǎn)生紅外場(chǎng)景圖像。

電阻陣列的工作原理是通過電流加熱電阻單元從而產(chǎn)生紅外輻射，利用微電子技術(shù)和CMOS工藝在硅片上制造大規(guī)模的微型電阻陣列；每個(gè)電阻單元構(gòu)成一個(gè)像素點(diǎn)，可以被單獨(dú)選址并施加不同的驅(qū)動(dòng)電流。同時(shí)，每個(gè)電阻單元在設(shè)計(jì)上都盡量與周圍的單元進(jìn)行隔熱化處理，并且芯片輔以半導(dǎo)體制冷器件和水冷裝置進(jìn)行散熱。這樣，通過控制不同電阻單元的驅(qū)動(dòng)電流就能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的、溫度可變的紅外圖像。

電阻陣列的紅外輻射強(qiáng)度隨時(shí)間的變化是階躍式的，每個(gè)像元的溫度在沒有被驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)的時(shí)候始終保持不變，只有施加驅(qū)動(dòng)電流時(shí)才會(huì)產(chǎn)生熱輻射；同時(shí)，由于散熱裝置的存在，電阻單元會(huì)達(dá)到一個(gè)熱平衡狀態(tài)。一旦驅(qū)動(dòng)電流停止，熱量會(huì)迅速被帶走；電流發(fā)生改變時(shí)電阻單元會(huì)重新達(dá)到一個(gè)熱平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生另一種不同強(qiáng)度的輻射。

電阻陣列驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括：電源供電模塊、圖像傳輸模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)接模塊、D/A驅(qū)動(dòng)模塊、前端邏輯處理模塊、環(huán)境控制系統(tǒng)（包括抽真空系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)）和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖13為紅外圖像生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖13　紅外圖像生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖Fig.13　Structure diagram of infrared radiation image generator system

其中，電源系統(tǒng)主要完成電阻陣列和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的供電；圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要完成圖像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)與前端驅(qū)動(dòng)盒之間的交互；信號(hào)轉(zhuǎn)接板主要完成電阻陣列前端驅(qū)動(dòng)盒內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)電源及信號(hào)的轉(zhuǎn)接和互連；接受電阻陣列驅(qū)動(dòng)邏輯電路的控制，按照指定時(shí)序控制D/A的驅(qū)動(dòng)，并完成模擬信號(hào)的調(diào)理工作；邏輯處理模塊位于圖像數(shù)據(jù)傳輸板和D/A板之間，準(zhǔn)確接收由圖像數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行緩沖處理，并準(zhǔn)確提取圖像數(shù)據(jù)，完成電阻陣列的驅(qū)動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)；環(huán)境控制系統(tǒng)主要用于保證電阻陣列工作的真空環(huán)境和低溫環(huán)境［18-20］。

3　與線下圖像生成技術(shù)的比較

目前半實(shí)物仿真試驗(yàn)中圖像的生成多依靠線下生成、試驗(yàn)中播放的方式實(shí)現(xiàn)。

目標(biāo)模型的建立是通過圖像生成計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包含以下幾個(gè)步驟：①確定仿真目標(biāo)的參數(shù)，如當(dāng)前主流戰(zhàn)機(jī)蘇27、F15等目標(biāo)的形體尺寸特征、紅外輻射特征以及干擾投放方式等資料；②根據(jù)目標(biāo)的形體特性建立三維模型；③建立目標(biāo)及干擾的輻射模型，包括機(jī)體溫度分布、能量衰減及校正等；④建立目標(biāo)的飛行數(shù)據(jù)，包括彈目距離、姿態(tài)角等的變化、干擾的投放，以及運(yùn)動(dòng)軌跡求解；⑤合并生成驅(qū)動(dòng)文件。

對(duì)目標(biāo)三維模型的建立是通過建模軟件3DS MAX來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)典型目標(biāo)形體特征按比例進(jìn)行建模，建模尺寸與實(shí)際目標(biāo)尺寸相同。由于機(jī)體各部位紅外輻射情況不一致，因此在建模時(shí)應(yīng)將機(jī)體分為多個(gè)不同的區(qū)域，以便賦予不同的溫度，模型分塊如圖14所示。

圖14　模型分塊圖Fig.14　Partitions of module

通過外場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或商業(yè)軟件仿真得到的數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)分塊賦予不同的溫度值，完成飛機(jī)形體及紅外特性建模。通過輸入彈道飛行時(shí)間，起始位置和終點(diǎn)位置目標(biāo)的距離，偏航角、俯仰角和滾轉(zhuǎn)角等姿態(tài)數(shù)據(jù)，以及誘餌彈的投放參數(shù)等生成目標(biāo)及干擾的飛行數(shù)據(jù)腳本文件，最終將目標(biāo)和干擾的三維模型、飛行數(shù)據(jù)腳本文件及其輻射特性進(jìn)行合并后生成圖像驅(qū)動(dòng)文件序列，驅(qū)動(dòng)目標(biāo)模擬器生成動(dòng)態(tài)紅外圖像。

這種生成方式操作較為繁瑣，僅能生成背景較干凈的飛機(jī)和干擾等的圖像，對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景如空中云層、地面物體等背景則難以生成。此外，由于區(qū)域分割較粗糙，會(huì)導(dǎo)致圖像灰度沒有自然過渡，缺乏層次感，逼真度較差。一旦條件發(fā)生更改，還需要重新生成圖像文件，效率十分低下。而文中研究的實(shí)時(shí)紅外場(chǎng)景生成技術(shù)可以很好地克服線下生成圖像的不利因素，實(shí)時(shí)、高效地生成更為逼真的目標(biāo)和復(fù)雜多樣的紅外場(chǎng)景，簡(jiǎn)化了場(chǎng)景生成的流程，大幅提高了仿真試驗(yàn)的效率。

4　技術(shù)應(yīng)用效果

本文所提的紅外場(chǎng)景生成技術(shù)解決了實(shí)時(shí)圖像生成及電阻陣實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)問題，能夠?qū)崟r(shí)、快速地驅(qū)動(dòng)電阻陣生成紅外圖像以供紅外成像制導(dǎo)武器接收。通過熱像儀對(duì)圖像進(jìn)行采集，得到如圖15和圖16所示的圖片。

圖15為電阻陣列生成的3架飛機(jī)在山地背景飛行的效果，底部的山地及遠(yuǎn)處的地平線富有層次感，整個(gè)場(chǎng)景較為真實(shí)。圖16為生成的某型戰(zhàn)機(jī)不同姿態(tài)下的紅外圖像及投放干擾的效果。在圖16中，戰(zhàn)機(jī)不同區(qū)域有著不同的溫度分布，紋理細(xì)節(jié)較為豐富。

圖15　飛機(jī)及地形的紅外圖像Fig.15　Infrared radiation scene of airplanes and terrain

圖16　飛機(jī)細(xì)節(jié)及干擾彈的紅外圖像Fig.16　Infrared radiation images of airplanes’textures and flares

5　結(jié)論

1）該紅外場(chǎng)景生成技術(shù)解決了紅外場(chǎng)景實(shí)時(shí)生成在半實(shí)物仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用集成問題，并通過多模式的動(dòng)靜態(tài)仿真和測(cè)試試驗(yàn)對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。

2）克服了以往須事先生成紅外圖像序列或圖像數(shù)據(jù)，然后在試驗(yàn)中播放的繁瑣流程，簡(jiǎn)化了人工操作，極大地提高了試驗(yàn)效率。

3）采用基于可見光圖像調(diào)制的紅外紋理生成技術(shù)生成細(xì)膩的物體紅外紋理，豐富了生成的目標(biāo)的細(xì)節(jié)，使目標(biāo)更為逼真。

4）由于利用現(xiàn)有的高程數(shù)據(jù)生成較復(fù)雜的場(chǎng)景，減少了圖形工作站的運(yùn)算時(shí)間，提高了運(yùn)算速度，滿足了高幀頻條件下的實(shí)時(shí)圖像生成。

5）將該紅外場(chǎng)景生成技術(shù)應(yīng)用于多種型號(hào)的半實(shí)物仿真試驗(yàn)中，取得了良好的效果。

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李睿，董敏周.高幀頻MOS電阻陣紅外成像目標(biāo)模擬器實(shí)時(shí)控制研究［J］.航空兵器，2009（6）：50-53.

高輝 男，碩士，工程師。主要研究方向：紅外目標(biāo)與環(huán)境特性半實(shí)物仿真。

Tel：0379-63383925

E-mail：gaohuialex@163.com

趙松慶 男，碩士，高級(jí)工程師。主要研究方向：紅外目標(biāo)與環(huán)境特性半實(shí)物仿真。

Tel：0379-63383925

E-mail：zsq＿5198@sina.com

吳根水 男，研究員。主要研究方向：紅外制導(dǎo)系統(tǒng)半實(shí)物仿真。

Tel：0379-63383925

E-mail：genshuiwu@163.com

陳海燕 女，工程師。主要研究方向：紅外目標(biāo)與環(huán)境特性半實(shí)物仿真。

Tel：0379-63383925

E-mail：36337728@qq.com

趙西帥 男，碩士，工程師。主要研究方向：紅外目標(biāo)與環(huán)境特性半實(shí)物仿真。

Tel：0379-63383925

E-mail：344958762@qq.com

URL：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20150616.1559.002.html

lnfrared radiation scene generation technology based on resistor array

GAO Hui1，*，ZHAO Songqing1，2，WU Genshui1，2，CHEN Haiyan1，ZHAO Xishuai1
1.Department of Guidance ＆ Control System，China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China
2.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Airborne Guided Weapons，Luoyang 471009，China

According to the requirements of the infrared radiation imaging guidance hardware-in-the-loop simulation test，the technology of infrared radiation image generation was researched.The infrared image generation technology based on visible light modulation method was developed，including scene modeling，infrared radiation character of target and scene analysis. Meanwhile，the airplane，terrain and the infrared decoy modeling technology were discussed，and the method of infrared radiation scene generation was consummated.As the input information of the resistor array，the infrared radiation scene data，which was generated by the technology discussed in the paper，can drive the resistor array generate the infrared radiation scene.The infrared radiation scene that was detected by the infrared radiation camera，was fine and close to the reality，which can provide more accurate environment for infrared radiation imaging guidance hardware-in-the-loop simulation test.

hardware-in-the-loop simulation；infrared radiation texture generation；infrared radiation scene modeling；target and decoy modeling；resistor array

2015-01-16；Revised：2015-04-15；Ac cepted：2015-06-07；Published online：2015-06-16 15：59

.Tel.：0379-63383925 E-mail：gaohuialex@163.com

V249

A

1000-6893（2015）09-2815-13

10.7527/S1000-6893.2015.0172

2015-01-16；退修日期：2015-04-15；錄用日期：2015-06-07；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-06-16 15：59

網(wǎng)絡(luò)出版地址：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20150616.1559.002.html

.Tel.：0379-63383925 E-mail：gaohuialex@163.com

引用格式：Gao H，Zhao S Q，Wu G S，et al.lnfrared radiation scene generation technology based on resistor array［J］.Acta Aeronautica et Astronautica Sinica，2015，36（9）：2815-2827.高輝，趙松慶，吳根水，等.基于電阻陣列的紅外場(chǎng)景成技術(shù)［J］.航空學(xué)報(bào)，2015，36（9）：2815-2827.