[发明专利]中波红外二极管阵列场景生成器

说明书

技术领域

本发明属于红外半实物仿真技术领域，特别是涉及一种含有二极管阵列的中波红外场景生成器。

背景技术

现代武器光电系统是多模式、高帧率、高动态范围的装置，必须考虑导弹寻的器、前视红外系统、跟踪器、自动识别器等光电系统的试验问题。通过在实验室内建立半实物红外仿真系统，模拟各种野外真实场景，对武器光电系统性能进行动态测试评估。要求红外半实物仿真系统的场景生成器能够：(1)提供具有高分辨率高帧频的红外场景；(2)与计算机图像产生系统进行实时交互。

低温背景中波红外二极管阵列场景生成器是一种将可见光图像转换为红外图像的器件。在IEEE VOL.32发表了一篇《倒装法连接68×68中波红外二极管阵列》论文。该中波红外二极管阵列由68×68个中波红外二极管构成，利用微电子技术将中波红外二极管和驱动器集成在p型GaSb衬底上，每个驱动器驱动一个二极管，驱动器由CMOS逻辑开关、储能电容和三极管组成，通过CMOS逻辑开关的通断对储能电容充放电，进而驱动三极管使红外二极管发光，产生红外图像。该中波红外二极管阵列的主要缺点是：(1)扫描方式生成红外图像，适合凝视光电传感系统，对于扫描式光电传感系统，需要两者精确保持扫描同步。(2)用于高温目标的仿真，不能产生低温背景，无法满足低温背景(≤0℃)仿真测试的需求。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是，针对现有技术中的不足，提供一种无需与扫描式光电传感器同步扫描的中波红外二极管阵列场景生成器。

本发明要解决的第二个技术问题是，针对现有技术中的不足，提供一种能够形成低温背景图像的中波红外二极管阵列场景生成器。

为解决上述技术问题，本发明提供的中波红外二极管阵列场景生成器包括图像控制器、驱动电路由集成在第一基板正面的m×n个红外二极管构成的二极管阵列和直流电源，且m、n为大于128且小于640的自然数；所述图像控制器含有网络模块、微控制器、图像帧缓存A和图像帧缓存B，微控制器通过网络模块逐帧接收上位机生成的图像数据和控制命令，将奇数帧和偶数帧一一对应存入图像帧缓存A和图像帧缓存B中，在向所述图像帧缓存A或图像帧缓存B中保存当前帧的同时，读取图像帧缓存B或图像帧缓存A中的上一帧图像数据和控制命令；根据读取的控制命令更改读取图像数据中的刷新频率、动态范围及相关参数，将更改后的图像数据通过总线送入所述驱动电路；所述驱动电路在第二基板的正面集成有多通道D/A转换器和电压跟随器，多通道D/A转换器的输出通道及电压跟随器的数量均为m×n个，驱动电路与所述二极管阵列背对背叠层放置并通过接插件连接，多通道D/A转换器通过SPI总线接收图像控制器输出的图像数据，并将这些数据转换成与多通道D/A转换器输出通道相对应的一组电压信号，该组电压信号经过一一对应的电压跟随器静态驱动相应的红外二极管。

本发明还包括用以给二极管阵列制冷的液氮制冷部件和用以检测二极管阵列背景温度值的温度传感器，所述液氮制冷部件含有液氮制冷瓶、制冷管和隔热层，隔热层固定在所述第二基板的背面，制冷管以“S”形排列分布在隔热层与所述第一基板之间的空间内且其输入、输出端与液氮制冷瓶相连；所述温度传感器安装隔热层上并位于制冷管的空隙中；所述微控制器通过A/D转换器接收温度传感器输出的背景温度值并通过所述网络模块回送给所述上位机。

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)本发明的低温背景中波红外二极管阵列场景生成器采用中波红外二极管，其光谱波段是武器光电系统红外传感器的常用光谱波段，可以满足大部分武器光电系统仿真测试的需要。本发明用D/A转换器以静态方式驱动二极管，与采用扫描方式驱动二极管德现有技术相比，本发明生成的红外图像温度均匀性效果更好且没有温度波动，不仅适用于凝视光电传感器系统，同样也适用于扫描式光电传感器系统，克服了扫描方式驱动二极管场景生成器需要与扫描式光电传感器同步扫描的问题。

(二)本发明的场景生成器图像刷新频率高，可达到200Hz，能满足高帧频中波红外半实物仿真测试的需要，并且图像刷新频率可以从5Hz到200Hz任意设定。此外，通过采用液氮制冷技术对二极管阵列进行制冷，使本发明可以实现生成低温背景(≤0℃)的仿真图像，这是现由许多场景发生器所不具备的。

附图说明

图1是本发明二极管阵列场景生成器的原理组成示意图。

图2是本发明中图像控制器的原理组成示意图。

图3是本发明中图像控制器的工作流程图。