光电仿真工具TOPS

以色列Tiltan公司的光电仿真工具包TOPS是为各种可视化需求定制的先进可视化平台。 TOPS可生成照片级的高逼真度可见光及红外传感器场景，且无地形大小限制。

图1 TOPS仿真效果

系统组成

 图2 TOPS系统框架

●　材质数据库：可为目标和背景地形提供钢铁、泥土、植被、海洋、建筑材料等多种常见材质的光谱特性和热特性，依据该材质库，用户可对目标模型库及作战场景库中的目标及场景红外特性进行设定和修改。

●　目标模型库：包括典型的舰船、人员、机场、典型导弹、无人飞机、作战飞机等目标。

●　作战场景库：包括沿海作战场景、城市作战场景、沙丘作战场景、山岭草地作战场景、沼泽戈壁作战场景，场景类型包含陆地（如森林、草原、山地、林地）、天空（如云）、水面（如海水）等背景。

●　大气效应计算模块：可调用优化的Modtran大气模型，用于计算大气透过率及大气背景辐射、太阳或月亮的直接辐射等。

●　场景想定编辑模块：用于配置场景及目标，可对目标特性数据、大气特性数据进行管理，并对目标模型加载位置、相应时间、运动轨迹等数据进行编辑操作。

●　图像生成模块：可导入多种作战场景及目标，并能正确地反映太阳光、环境反射等方面的变化情况以及火焰、烟雾、强光等效果，生成图像具有红外辐射/可见光特性。

●　传感器仿真模块：仿真传感器的退化特性，如采样、抖动、增益、AGC、白噪声、探测器噪声、AC耦合/DC整形、信号处理效果、白热/黑热、下垂度校正、动态范围压缩等。

●　图像校准模块：可实时调整可调整目标、地形、海洋、大气、传感器以及特殊效果的各项参数，从而获得准确的传感器仿真结果。

TOPS工作原理

图3 TOPS仿真流程

●　三维地形与目标建模：处理、规划基础数据、影像、地形和文化特征等数据源，建立该目标区域的三维场景和目标的三维模型库；

●　材质纹理匹配：将纹理与对应材质相关联；

●　大气效应计算：计算大气透射率、大气背景辐射、太阳或月亮的直接辐射等；

●　场景配置：对仿真运行中所需要的模型参数、仿真地点、目标方位、平台运动情况、日期、时间等的设置；

●　图像渲染:指定图像波段，并通过图像生成模块生成高帧频、高分辨率的动态可见光、红外图像。

●　传感器仿真:仿真红外传感器的成像、信号处理环节，将理想状态的红外图像转换为传感器后图像。