(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111645480.3 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 费锦东 地址 100854 北京市海淀区田村路海淀名 著9号楼4单 元602室 申请人 周丛珊 (72)发明人 费锦东　 (74)专利代理 机构 北京国谦专利代理事务所 (普通合伙) 11752 代理人 郭丽 (51)Int.Cl. G01J 5/02(2022.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于碳基复合材料的动态红外目标场景生 成方法、 装置 (57)摘要 本发明涉及系统仿真技术领域， 特别涉及基 于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法、 装置； 通过计算机图像生 成单元产生数字图像经 光写入单元和分光镜转变为可见光图像共轴照 射到碳基纳米管光致红外辐射层， 吸收照射的可 见光图像光能快速产生温升， 在衬底热传导作用 下， 照射靶面的每个单元达到预设的光照热响应 动态平衡温度， 产生与该温度对应的黑体红外辐 射， 生成红外辐射物理图像， 透过宽光谱真空红 外密封窗口， 通过分光镜共轴出射， 经投影光学 系统投射形成远场红外目标场景， 并实现与红外 传感器的光瞳衔接和视场匹配， 产生的红外目标 场景被所述红外传感器接收后对其性能测试与 仿真评估， 该方法和装置具有生成高像素、 大温 度范围的动态红外场景能力。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114323293 A 2022.04.12 CN 114323293 A 1.一种基于碳基复合材 料的动态红外目标场景生成方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 计算机图像生成单元(9)产 生数字图像经光写入单元(8)和分光镜(6)转变为可见光图 像或激光图像共轴照射到碳基纳米管光 致红外辐射层(1)； 所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)吸收照射的可见光图像或激光图像光能快速产生 温升， 在衬底(2)热传导作用下， 照射靶面的每个单元达到预设的光照热响应动态平衡温 度， 产生与该温度对应的黑体红外辐射， 生成红外辐射物理图像； 所述红外辐射物理图像透过宽光谱真空红外密封窗口(4)， 通过分光镜(6)共轴出射， 经投影光学系统(7)投射形成远场红外目标场景， 并实现与红外传感器(10)的光瞳衔接和 视场匹配， 产生的红外目标场景被所述红外传感器(10)接收后对其 性能测试与仿真评估。 2.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)由碳基纳米管均匀附着在所述衬底(2)上形成， 通 过吸收照射的可见光或激光图像光能快速产生温升， 产生红外辐 射， 生成与照射可见光图 像或激光图像照度分布相一 致的红外辐射图像。 3.根据权利要求2所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)刻蚀成辐射阵列， 与高导热大制冷量衬底(2)相结 合， 实现高像素图像高帧频模拟。 4.根据权利要求2所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 采用无刻蚀整体所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)， 与高导热大制冷量衬底(2)相结 合， 实现连续 运动点、 斑点的目标能量高精度分布模拟。 5.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述衬底(2)可选用不同导热率材料制作， 与所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)采用 物理附着和化学键接一体成为复合材料， 实现对所述碳基纳米管光致红外辐 射层(1)整体 背景辐射温度的控制， 所述 不同导热率材 料包括金刚石、 金属、 晶体、 玻璃、 陶瓷。 6.根据权利要求5所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述复合材料置于由真空密封腔(3)和 宽光谱红外密封窗口(4)构成的密封环境中， 在 保证写入光和动态图像红外辐 射光高效出入的同时， 隔离外 围大气环境的影响， 并利用高 效环控单元(5)对衬底(2)和真空密封腔(3)内的温度进行控制， 并根据不同的模拟背景温 度要求， 选用不同的致冷方式和致冷介质。 7.根据权利要求6所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述致冷方式和致冷介质至少包括液氮制冷、 半导体电制冷、 散热片风冷中的一种。 8.根据权利要求1所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述光写入单元(8)采用高亮度大动态可见光投影系统实现数字图像的可见光转换与 写入， 或多通道二维扫描激光写入， 生成复杂动态红外图像、 大动态红外点、 斑点目标。 9.根据权利要求8所述的基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成方法， 其特征在 于： 所述分光镜(6)实现可见光或激光写入图像照射与动态生成红外图像辐 射出射的共轴 复合； 所述分光镜(6)包括透可见反红外分光镜、 反可见透红外分光镜， 所述反可见透红外 分光镜写入光为反射、 生成目标场景红外辐 射为透射； 所述透可见反红外分光镜写入光为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114323293 A 2透射、 生成目标场景红外辐射 为反射。 10.一种基于碳基复合材料的动态红外目标场景生成装置， 其特征在于： 包括： 碳基纳 米管光致红外辐射层(1)、 衬底(2)、 真空密封腔(3)、 红外密封 窗口(4)、 高效环控单元(5)、 分光镜(6)、 投影光学系统(7)、 光写入单 元(8)、 计算机图像生成单 元(9)、 红外传感器(10)； 其中： 所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)， 由碳基纳米管均匀附着在衬底上形成， 通过吸收 照射的可见光图像或激光图像能量快速产生温升， 产生红外辐 射， 生成与照射可见光图像 或激光图像照度分布相一 致的红外辐射图像； 所述衬底(2)， 与所述碳基纳米管光致红外辐射层(1)采用物 理附着和化学键接一体成 为复合材 料， 实现对碳基纳米管光 致红外辐射层整体背景辐射温度的导热设计和控制； 所述真空密封腔(3)， 用于隔离外围大气环境的影响， 并利用所述高效环控单元(5)对 所述衬底(2)和所述真空密封腔(3)内温度进行控制； 所述红外密封窗口(4)， 用于为碳基纳米管复合材料光照辐射工作提供真空密封透光 环境， 并适应碳基纳米管宽波段黑体红外辐射透过； 所述高效环控单 元(5)， 对所述衬底(2)和所述真空密封腔(3)内温度进行控制； 所述分光镜(6)， 实现可见光及激光写入图像照射与动态生成红外图像辐射出射的共 轴复合； 包括透可 见反红外分光镜、 反可 见透红外分光镜； 所述投影光学系统(7)， 将模拟产生的复杂红外目标场景， 投射到远场， 实现与被测传 感器入瞳衔接和视场匹配； 所述光写入单元(8)， 采用高亮度大动态可见光投影系统实现数字图像的可见光转换 与写入， 也可以采用多通道二维扫描激光写入； 所述计算机图像生成单元(9)， 根据系统仿真需要， 产生传感器视点下具有红外辐射特 性的目标场景图像； 所述红外传感器(10)， 用于接收远场红外目标场景， 以实现对其性能的测试与仿真评 估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114323293 A 3