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AFSIM原生被动红外搜索跟踪传感器

WSF_IRST_SENSOR 完整详解(AFSIM原生被动红外搜索跟踪传感器)

IRST:Infrared Search and Track,纯被动传感器,不发射任何能量;接收目标自身热辐射(尾喷口高温、蒙皮热辐射),不会被ESM电子侦察截获。
❗没有transmitter{}发射机块,写transmitter会直接解析报错。
输出量测:只有方位角、俯仰角;原生不输出距离(角度量测)。
读取目标特征:infrared_signature,单位 W/sr(瓦每球面度)。

完整标准模板

sensor IRST_ACQ WSF_IRST_SENSOR
on # 传感器上电开启
frame_time 1.0 sec # 探测输出周期,每1秒输出一次角量测
band mid # 红外波段 short / mid / long
noise_equivalent_irradiance 1.0E-12 w/cm^2 # NEI噪声等效辐照度,核心灵敏度
detection_threshold 1.0 # 检测阈值,信号超过阈值才判定检测到目标

# 可选:视场、天线方向图(红外光学窗口遮挡)
antenna
antenna_pattern OMNI
end_antenna
end_sensor

参数逐条解析

  • on
    传感器开关;on开启;off关闭,不做探测计算。
  • frame_time <time>
    传感器探测输出周期。
    • 每经过frame_time,扫描空域、判断目标是否检出,生成角度量测送入MasterTrackList。
    • 典型取值:0.25‑1 s;跟踪模式可以更小。>

    区分:update_interval属于mover运动组件,和传感器无关。

  • band <short|mid|long>
    红外工作波段,直接决定大气透射率,受全局环境rain_rate、cloud_cover云层降雨自动衰减。| band | 波段 | 适用场景 |
    | — | — | — |
    | short | 短波红外 | 太阳反射,受阳光眩光影响大 |
    | mid | 中波红外 | 尾喷口高温目标最敏感,空战IRST最常用 |
    | long | 长波红外 | 蒙皮常温热辐射,适合探测低温机身 |
  • ⚠️IRST不使用雷达的attenuation_model(ITU射频衰减模型);红外大气衰减由全局global_environment自动计算,不要在里面写transmitter块。

  • noise_equivalent_irradiance <val> w/cm^2(NEI)噪声等效辐照度
    ⭐IRST最核心灵敏度参数。
    含义:输出信噪比等于1时,入射到传感器孔径上的红外辐照度;
    • 数值越小,传感器越灵敏,可以探测更远弱辐射目标。
    • 典型工程取值:1E‑12 ~ 1E‑14 w/cm²。
      例:1.0E‑12 w/cm^2。
  • detection_threshold 检测阈值
    目标到达传感器的对比辐照度 / NEI比值超过该阈值,判定检测到目标。
    • 阈值越大:虚警少,但探测距离压缩;
    • 阈值越小:探测距离远,但虚警变多。>

    雷达是SNR信噪比阈值;IRST是辐照度比值阈值。

  • antenna {} 可选块
    虽然名字叫antenna_pattern,IRST没有天线;这里是光学视场、光学窗口遮挡增益损耗,用来限制扫描视场、模拟传感器盲区。
  • antenna
    antenna_pattern OMNI
    end_antenna

    IRST完整仿真计算链路

  • 获取目标infrared_signature辐射强度(W/sr)(可以是constant或者inline_table角度查表);
  • 根据传感器与目标距离、全局水文气象环境(降雨、云层)计算红外大气透射率;
  • 计算到达传感器孔径的目标辐照度;叠加天空/地面背景辐射,得到对比辐照度CEI;
  • 对比辐照度 ÷ noise_equivalent_irradiance;
  • 如果比值 > detection_threshold:判定检出目标;
  • 输出方位、俯仰二维角量测,送入航迹处理器/卡尔曼滤波器;没有距离信息。
  • 🚨原生IRST最大痛点:只有角度量测

    • 单平台IRST输出只有方位+俯仰;卡尔曼滤波器只有角度观测,距离状态会发散,航迹只有角度,没有可靠距离。

    解决手段

  • 和雷达传感器航迹融合:雷达提供距离量测,IRST提供高精度角度,互补;
  • 多平台IRST交叉测向定位:两个平台不同角度测角,几何解算目标距离;
  • 扩展二次开发:增加激光测距通道,给IRST补充距离量测(原生不支持)。
  • 与WSF_RADAR_SENSOR关键对比

    项目WSF_RADAR_SENSORWSF_IRST_SENSOR
    体制 主动发射射频,接收回波 纯被动,不发射信号
    是否暴露 会被ESM截获 静默,无法被ESM告警
    必须块 transmitter{} + receiver{} 无transmitter,不要写发射机
    目标特征 radar_signature(dBsm) infrared_signature(W/sr)
    输出量测 距离、方位、俯仰三维 方位、俯仰(纯角度)
    环境衰减 transmitter引用attenuation_modelITU模型 由global_environment降雨云层自动生效
    核心参数 power、frequency、noise_figure noise_equivalent_irradiance、band

    ⚠️高频踩坑清单

  • ❌错误写transmitter {}块到IRST内部 → Tcl直接解析报错;IRST没有发射机。
  • 把radar_signature绑定给目标,IRST读不到;IRST必须绑定infrared_signature。
  • 使用constant 10000 watts/steradian全向红外:机头、侧面、机尾全部尾喷口强度,探测距离严重虚高;正式仿真建议用inline_table角度查表,机尾辐射强、机头弱。
  • 仿真现象:IRST能检出目标,但是MasterTrack航迹距离乱飞、发散 → 典型纯角度量测问题,需要融合雷达量测。
  • 降雨、大雾环境下IRST探测距离会剧烈衰减;云层越厚,作用距离下降明显。
  • band波段选错:探测尾焰目标用mid中波;选long长波会导致探测距离大幅缩水。
  • 配套卡尔曼滤波器适配IRST(纯角度量测)

    只有角度观测,过程噪声不要设置太小,允许距离状态发散:

    filter FILTER_IRST WSF_KALMAN_FILTER
    range_measurement_sigma 10000 m ;# 没有距离量测,距离观测噪声设置很大
    bearing_measurement_sigma 0.15 deg
    elevation_measurement_sigma 0.15 deg
    process_noise_sigmas_XYZ 200 200 200
    end_filter

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