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第卷第期应用光学. .
年月.
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红外仿真变焦光学系统设计
王治乐,戴景民,杨迪
哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨
摘要:针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出采用变焦距投影系统的五轴转台仿真方
案,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可以采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高
了仿真系统的效费比。分析了红外半实物仿真用变焦光学系统的特点,设计了~ 波段
衍射受限红外变焦光学系统,系统入瞳直径,变倍比为.,弥散斑直径小于肛。
关键词:红外仿真;半实物仿真;光学设计;变焦系统
中图分类号:;. 文献标志码:

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引言台仿真系统。具有代表性的是北京仿真中心建
红外半实物仿真技术能有效用于红外制导武成的红外目标背景仿真装置,它标志着我国仿真技
器性能评价,如导弹的研制定型、试验、生产以及作术已具有相当水平。
战等环节。此外,红外仿真系统还能大量减少外场
飞行试验次数,节省经费开支和缩短武器研制周带变焦系统的五轴转台仿真方案
期。因此,半实物仿真技术在导弹武器系统研制中目前,我国现有的红外成像半实物仿真装置都
具有极其重要的意义。是基于一弹一仿的设计原理,这势必需要庞大的资
国内红外半实物仿真方面的研究工作开始于金投入,并且研制周期较长。为了满足不同兵种对
世纪年代。通过近年的努力,我国已相继武器系统仿真的不同需要,就必须以快速、经济的
建成了多种类型的仿真装置,主要包括:大屏幕投手段进行武器系统性能评估。对于五轴转台仿真系
影式红外仿真系统、光学机械式仿真系统和五轴转统,若采用变焦系统代替相对简单的定焦投影系
收稿日期:——; 修回日期:——
作者简介:王治乐,男,河南偃师人,博士,副教授,主要从事光学系统设计、光学合成孔径技术等研究工作。
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应用光学, 王治乐,等:红外仿真变焦光学系统设计· ·
统,可使该仿真方案用于不同焦距、不同视场导引瞳瞳衔接原则,其出瞳与导引头人瞳衔接,故出瞳
头的测试和仿真,系统原理如图所示。距较大,远在系统之外以外,这将增加
计算机’转换器’变系统影’导引头系统的设计难度。仿真红外变焦投影系统与一般变
焦系统的差异如表所示。
表仿真变焦系统与一般变焦系统的差异
光学随动系统两轴转台三轴转台

仿真计算机
图变焦投影半实物仿真系统
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该仿真系统主要由部分组成:红外计算
机图像生成系统; 红外目标模拟器,即图像转
换与显示系统图像转换器,包括红外目标/背景
图像发生器和光学投影系统;导弹运动仿真系. 常规系统设计结果
统,包括飞行姿态转台、动态负载仿真器和瞬变线为了便于光学元件的加工,我们设计了全球面
加速度仿真器等。常规变焦系统变数,系统由个透镜组成,其
红外目标模拟器包括红外图像转换器和变焦中前固定组由单个正透镜组成,后固定组由个透
投影系统,是红外半实物仿真系统中的关键子系镜组成,变倍组和补偿组均由单个负透镜组成,透
统。它不仅要模拟目标和背景的红外辐射特性,而镜