Chip Design Systems 如何利用红外投影仪促进 FLIR 热像仪的功能

航空航天和自动驾驶汽车设计验证与改进的未来依赖于回路中的硬件在环（HWIL 或 HIL）测试。这种方法需要将控制模块（例如导弹的制导、导航和控制模块）连接到生成模拟环境的软件，从而“欺骗”控制模块，使其如同与真实环境互动一样发挥作用。这样，研发团队就可以运行数以百计或千计的测试场景，而无需承担现场测试相关的成本、时间或潜在风险。HWIL 测试在高超音速研究领域的应用需要先进的技术，而 Chip Design Systems 则在针对这些测试的红外场景投影仪的改进方面处于佼佼者地位。

Chip Design Systems（简称 CDS）设计的红外投影仪可生成由红外光构成的场景，从而运行传感器模拟，有点类似于机器的 VR 头戴式显示器。CDS 的主要客户是政府机构；他们为这些合同所创造的投影仪必须达到极高的精度才能满足客户的需求，通常必须为超音速移动的目标进行模拟。相比之下，消费级显示器平均可投射 60 至 120 赫兹的图像，而 CDS 的投影仪则可以以 50,000 赫兹的帧率显示场景。除了高帧率外，CDS 还可以模拟超过 1000 开尔文的温度和高达 2000 × 2000 的分辨率。

用 CDS 的红外场景投影仪实际投射的鹦鹉红外图像

CDS 的红外投影功能很清楚，但测试这些功能则充满挑战：无论人眼还是非军事级相机都无法捕捉投影机发出的所有数据。为确保投影仪正常工作，CDS 需要能够捕捉其投影仪发射的全部红外信息的设备。他们的解决方案是 Teledyne FLIR 的高速、高清红外科研用热像仪（即 X 系列型号）。

其中一款 CDS 红外 LED 显示屏采用 2 平方英寸的芯片，可显示 2048 × 2048 像素的图像。目前世界上最大的 LED 场景投影系统。

CDS 经常在其实验室内运行测试，以确保发射器正常工作，并进一步促进性能。这些测试需要将 FLIR 热像仪与发射器相匹配，以捕获光线，然后利用 FLIR 的研究应用软件（例如 Research Studio）来控制热像仪的设置，以对所生成图像的捕捉和显示进行优化。为保证可重复性，CDS 还利用 FLIR Science Camera SDK 开发了自己的代码，以自动执行测试过程，避免热像仪操作的人为失误。

CDS 使用 FLIR SC8200 测试其投影系统。这种特定的投影仪系统采用了液氮，以达到最佳的性能水平。同等型号的 FLIR 热像仪可以选择 FLIR X8580，这是一款制冷型中波高清热像仪，其帧率可达181 Hz。

“借助 FLIR 的产品，我们能够向最终用户和客户展示我们的红外投影仪系统所具有的高清分辨率、高超音速级帧率和高表观温度，”Chip Design Systems 首席技术官 Fouad Kiamilev 说。

CDS 特别突出的一个特点是热像仪能够对投影仪的图像进行非均匀性校正，简称 NUC。在 FLIR 热像仪中执行 NUC 有助于 CDS 捕捉场景中偶尔出现的瑕疵或发射器故障。结合热像仪的高分辨率和非均匀性校正，CDS 可以检查场景图像中的每个像素，以验证其投影仪的发射是否准确。

自 2010 年以来，Chip Design Systems 一直是 Teledyne FLIR 的客户，目前其实验室拥有四台红外热像仪，并计划将来采用更多红外热像仪。Kiamilev 表示，CDS 的目标是将来通过更高的分辨率、更快的帧率和更低的成本，进一步提高投影仪的性能。