气动光学效应发生于导弹在大气层中高超声速飞行的过程中,导弹头部的光学头罩与大气发生剧烈的摩擦,对目标图像产生图像传输干扰和热辐射干扰,产生图像模糊、抖动和偏移,对比度降低等气动光学退化效应.对高速导弹退化图像的仿真分为两部分:第一部分是对由高速气流引起的图像的模糊和抖动的仿真.第二部分是对由高速热流产生的图像对比度降低的气动热辐射退化的仿真.对第一部分气动退化图像的仿真,采用根据实际弹道参数(飞行高度,飞行速度,头罩半锥角,攻角)和几种不同流场条件下气动光传输模型模型相结合的方法.根据流场的速度,状态,将高速流场分为湍流场和层流场.根据气动参数和湍流流场光传输模型确定点扩展函数的大小,方差等参数.根据气动参数和层流流场光传输模型确定点扩展函数中心位置的抖动和偏移.实验表明,根据这种方法仿真的气动光学退化图像符合实际情况下不同飞行弹道参数图像的气动退化变化规律和退化程度,与直接数值模拟方法(Direct Numerical Simulations),大涡模拟方法(LarRe Eddy Simulation)等方法相比,适用范围更广,计算量大大降低,并且可以实现实时仿真序列气动退化图像.对第二部分气动热辐射退化图像的仿真,采用对热效应产生的各个过程进行分别仿真建模的方法.首先,对由于高速飞行,头罩与空气摩擦产生的温度场进行建模.利用飞行参数,如飞行高度,飞行马赫数,攻角和高速可压流体模型,计算出头罩表面温度场变化.再根据头罩的材质,厚度和热传导模型计算出头罩平均温度场.根据头罩平均温度场分布,发射率,探测器系统距离,通过普朗克公式得到温度场的辐射功率.最后,根据探测器的物理参数,可以将辐射功率转化为等效信号电压值,得到数字图像的气动热辐射退化灰度值和退化图像.对气动退化图像的处理,采用退化复原算法与实际弹道参数(飞行高度,飞行速度)相结合的方法.与以往的图像复原算法不同,采用的气动退化图像的复原算法利用了先验条件参数,如导弹的飞行高度,飞行马赫数.实验表明,利用这些条件参数,可以更有效、更准确地复原退化图像.结合实际气动弹道参数,实现了最大后验概率算法(MAP算法),总变分算法(TV算法),最大似然算法(ML算法)和相邻帧算法等算法,对气动退化图像进行复原,得到了较为准确和稳定的处理结果.与传统的复原算法相比,程序运行步骤数目减少,算法的处理速度大大提高,复原的准确性也得到了增强,并且可实现序列退化图像实时复原处理.
氣動光學效應髮生于導彈在大氣層中高超聲速飛行的過程中,導彈頭部的光學頭罩與大氣髮生劇烈的摩抆,對目標圖像產生圖像傳輸榦擾和熱輻射榦擾,產生圖像模糊、抖動和偏移,對比度降低等氣動光學退化效應.對高速導彈退化圖像的倣真分為兩部分:第一部分是對由高速氣流引起的圖像的模糊和抖動的倣真.第二部分是對由高速熱流產生的圖像對比度降低的氣動熱輻射退化的倣真.對第一部分氣動退化圖像的倣真,採用根據實際彈道參數(飛行高度,飛行速度,頭罩半錐角,攻角)和幾種不同流場條件下氣動光傳輸模型模型相結閤的方法.根據流場的速度,狀態,將高速流場分為湍流場和層流場.根據氣動參數和湍流流場光傳輸模型確定點擴展函數的大小,方差等參數.根據氣動參數和層流流場光傳輸模型確定點擴展函數中心位置的抖動和偏移.實驗錶明,根據這種方法倣真的氣動光學退化圖像符閤實際情況下不同飛行彈道參數圖像的氣動退化變化規律和退化程度,與直接數值模擬方法(Direct Numerical Simulations),大渦模擬方法(LarRe Eddy Simulation)等方法相比,適用範圍更廣,計算量大大降低,併且可以實現實時倣真序列氣動退化圖像.對第二部分氣動熱輻射退化圖像的倣真,採用對熱效應產生的各箇過程進行分彆倣真建模的方法.首先,對由于高速飛行,頭罩與空氣摩抆產生的溫度場進行建模.利用飛行參數,如飛行高度,飛行馬赫數,攻角和高速可壓流體模型,計算齣頭罩錶麵溫度場變化.再根據頭罩的材質,厚度和熱傳導模型計算齣頭罩平均溫度場.根據頭罩平均溫度場分佈,髮射率,探測器繫統距離,通過普朗剋公式得到溫度場的輻射功率.最後,根據探測器的物理參數,可以將輻射功率轉化為等效信號電壓值,得到數字圖像的氣動熱輻射退化灰度值和退化圖像.對氣動退化圖像的處理,採用退化複原算法與實際彈道參數(飛行高度,飛行速度)相結閤的方法.與以往的圖像複原算法不同,採用的氣動退化圖像的複原算法利用瞭先驗條件參數,如導彈的飛行高度,飛行馬赫數.實驗錶明,利用這些條件參數,可以更有效、更準確地複原退化圖像.結閤實際氣動彈道參數,實現瞭最大後驗概率算法(MAP算法),總變分算法(TV算法),最大似然算法(ML算法)和相鄰幀算法等算法,對氣動退化圖像進行複原,得到瞭較為準確和穩定的處理結果.與傳統的複原算法相比,程序運行步驟數目減少,算法的處理速度大大提高,複原的準確性也得到瞭增彊,併且可實現序列退化圖像實時複原處理.
기동광학효응발생우도탄재대기층중고초성속비행적과정중,도탄두부적광학두조여대기발생극렬적마찰,대목표도상산생도상전수간우화열복사간우,산생도상모호、두동화편이,대비도강저등기동광학퇴화효응.대고속도탄퇴화도상적방진분위량부분:제일부분시대유고속기류인기적도상적모호화두동적방진.제이부분시대유고속열유산생적도상대비도강저적기동열복사퇴화적방진.대제일부분기동퇴화도상적방진,채용근거실제탄도삼수(비행고도,비행속도,두조반추각,공각)화궤충불동류장조건하기동광전수모형모형상결합적방법.근거류장적속도,상태,장고속류장분위단류장화층류장.근거기동삼수화단류류장광전수모형학정점확전함수적대소,방차등삼수.근거기동삼수화층류류장광전수모형학정점확전함수중심위치적두동화편이.실험표명,근거저충방법방진적기동광학퇴화도상부합실제정황하불동비행탄도삼수도상적기동퇴화변화규률화퇴화정도,여직접수치모의방법(Direct Numerical Simulations),대와모의방법(LarRe Eddy Simulation)등방법상비,괄용범위경엄,계산량대대강저,병차가이실현실시방진서렬기동퇴화도상.대제이부분기동열복사퇴화도상적방진,채용대열효응산생적각개과정진행분별방진건모적방법.수선,대유우고속비행,두조여공기마찰산생적온도장진행건모.이용비행삼수,여비행고도,비행마혁수,공각화고속가압류체모형,계산출두조표면온도장변화.재근거두조적재질,후도화열전도모형계산출두조평균온도장.근거두조평균온도장분포,발사솔,탐측기계통거리,통과보랑극공식득도온도장적복사공솔.최후,근거탐측기적물리삼수,가이장복사공솔전화위등효신호전압치,득도수자도상적기동열복사퇴화회도치화퇴화도상.대기동퇴화도상적처리,채용퇴화복원산법여실제탄도삼수(비행고도,비행속도)상결합적방법.여이왕적도상복원산법불동,채용적기동퇴화도상적복원산법이용료선험조건삼수,여도탄적비행고도,비행마혁수.실험표명,이용저사조건삼수,가이경유효、경준학지복원퇴화도상.결합실제기동탄도삼수,실현료최대후험개솔산법(MAP산법),총변분산법(TV산법),최대사연산법(ML산법)화상린정산법등산법,대기동퇴화도상진행복원,득도료교위준학화은정적처리결과.여전통적복원산법상비,정서운행보취수목감소,산법적처리속도대대제고,복원적준학성야득도료증강,병차가실현서렬퇴화도상실시복원처리.
