[發明專利]多譜段合成環境模擬系統

有效

• 申請號: 201310525248.5
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103593514A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 李鑫;鄭小鵬;王曉路;郭晶;廖建;張恒;何漫;章樂平;趙雯
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明涉及一種對大氣、紅外和電磁構成的合成環境進行建模、數據標準化和可視化渲染的系統，屬于虛擬試驗技術領域。

背景技術

合成環境會對武器系統的性能產生重要影響，但因在虛擬試驗過程中缺乏精確、有效的環境數據作為支撐，并未能較好解決環境數據可重用以及異構網絡互操作的問題，從而降低了虛擬試驗結果的精度。多譜段合成環境模擬方法重點解決大氣、紅外、電磁等虛擬試驗合成環境的建模仿真問題，為虛擬試驗提供全面、準確、持續和標準的合成環境數據，揭示了復雜戰場條件下環境因素對武器系統的固有影響，為武器系統的作戰效能評估提供支持。

目前，國內外對合成環境的仿真、建模平臺的研究，主要集中在對綜合自然、地理環境等方面的合成研究，而針對大氣、紅外、電磁等多譜段環境的合成研究不多。如JMASE只是紅外環境建模與仿真平臺，通過面向對象的設計，定義一系列的標準、服務和模型API接口，促進了模型代碼的重用以及系統模型的互操作性?；谕獠夸秩痉椒?，在JMASE框架下建立了一個對紅外環境仿真中輻射信號進行計算和管理的可重用紅外仿真模型，開發了一個三維大氣模型組件。但是該系統無法仿真和建模大氣以及電磁環境，數據標準轉化也只是基于JMASE平臺環境，只能應用該工具集，對于不同源的數據格式沒有統一標準化，無法在異構系統之間進行發布和調用。

另外，如AGETIM是一款基于SEDRIS新型3D地形環境建模工具，該工具適用于光線/射線的探測,包括對紅外、電磁和聲波譜段探測、建模。但是在建模方面除了包括場景和目標的三維建模外，沒有場景和目標的紅外、電磁特性建模（例如火焰、燈光的紅外特性建模和雷達的電磁特性建模）；同時，場景和目標在傳感器不同波段下（紅外成像和SAR成像）的多通道成像，除了具有不同波段下（紅外、可視化以及夜視模式，沒有SAR成像）的多通道成像外，不具有場景和目標紅外、電磁的特性的計算（場景和目標的紅外輻射計算，電磁波傳播特性計算以及目標的RCS計算）功能。并且，缺少在整個仿真過程中合成環境的可視化渲染功能。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，開發了一款基于SEDRIS標準的多譜段合成環境模擬軟件系統，解決了在仿真試驗中復雜真實環境難以模擬，同時缺乏精確、有效的環境支撐數據，未能充分體現環境因素對試驗影響的問題，實現了大氣、紅外、電磁等合成環境的建模、SEDRIS標準化以及可視化，為仿真應用提供標準化的合成環境數據，為武器系統的作戰效能評估提供支持。

本發明技術解決方案如下：多譜段合成環境模擬系統，包括合成環境建模與計算單元、合成環境數據Sedris標準化單元以及合成環境渲染及可視化單元；

合成環境建模與計算單元根據待仿真任務完成大氣、場景和目標紅外和電磁特性的建模，即建立大氣模型、場景和目標的紅外特性模型、場景和目標的電磁特性模型、紅外特效模型；對建立的場景和目標的紅外特性模型進行大氣熱傳輸效應計算以及場景和目標熱輻射計算，得到不同譜段下的紅外輻射數據；對紅外特效模型進行場景特效散射以及輻射特性計算，得到不同譜段下的紅外特效數據；對建立的場景和目標的電磁特性模型進行電磁傳播特性計算和目標電磁反射特性計算，得到不同譜段下的電磁數據以及目標電磁特性數據；讀取大氣模型生成的不同高度下的大氣數據，將不同譜段下的紅外輻射數據和特效數據、電磁數據、目標電磁特性數據以及不同高度下的大氣數據統稱為合成環境數據發送至合成環境數據Sedris標準化單元；

合成環境數據Sedris標準化單元將接收多譜段合成環境建模與計算單元發送來的合成環境數據，根據SEDRIS標準，對合成環境數據進行轉換，轉換完成后存入Sedris合成環境數據庫中；

合成環境渲染及可視化單元從Sedris合成環境數據庫中讀取當前仿真任務下Sedris標準格式的合成環境數據，利用動態加載技術根據仿真推進過程逐步將合成環境數據加載到可視化場景中，并對加載后的可視化場景進行渲染。

所述合成環境建模與計算單元包括材質分類子模塊、紅外特性計算模塊、電磁特性計算模塊、大氣數據生成模塊和粒子特效模塊；

材質分類子模塊獲取的場景和目標的衛星影像圖或者航拍圖像或者目標紋理貼圖，對獲取的圖像按照材質屬性進行分類，針對不同的分類，生成不同的材質編碼文件（MCM）和材質系統文件（.ms）作為場景和目標的紅外特性模型；同時根據目標體的CAD幾何模型和場景模型，將目標體和場景上具有相同材質的區域進行劃分；將不同區域的電磁材質信息匯總為相對應的電磁特性文件作為場景和目標的電磁特性模型；