[發明專利]基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法

有效

• 申請號: 201610134079.6
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105699951B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 程歡;王方超;盧華平;趙柯;周滔;伍俊;周佳虹;金樂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍鎮江船艇學院
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

1.一種基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法，其特征是：

A、讀目標區域的電子海圖數據，將等高線存儲為鏈表形式，將導控中心給出的經緯度邊界、本船信息、雷達參數存儲到雷達模擬器，同時將經緯度邊界、本船信息、雷達參數轉存到GPU常量寄存器；將該區域DEM數據存儲到GPU紋理緩沖器；

B、調用微軟開發庫中的設置定時器函數；

C、響應定時器消息，在CPU中生成包含固定目標回波、雜波及運動目標數據的底層回波數據；在GPU中利用DEM數據修正底層回波數據，生成用戶層數據，進行雷達標繪；

所述步驟C具體包括以下步驟：

C1、設置視口與投影變換函數；使用OpenGL的視口函數設置視口大小，即雷達模擬器屏幕的寬度與高度，單位為像素；使用投影變換函數對屏幕二維裁剪，即確定多少個像素表示坐標系中的1海里，雷達量程fRange，單位為海里；

C2、回波生成；將掃描扇形分割成圓心角為1°的扇形，通過聚合、連通步驟提高回波繪制效率；所述聚合步驟為：1°掃描扇形在圓心角上分割成M個小扇形，小扇形的兩條弦與等高線求交點得到遮擋后回波的起點和終點，每條弦長N等分，按照順時針方向，由圓心到圓弧搜索當前分辨單元△R為中心的8鄰域的小扇形間扇形區域，形成帶狀回波，多個帶狀區域消除邊界連接聚合；所述連通步驟為：在掃描扇形區域內，得到多個聚合的四邊形的區域，在相鄰方位和相鄰距離的分辨單元上找出凸出的四個頂點，并且四邊形盡可能多的包含所有聚合的帶狀區域，以減少繪制回波四邊形的數量；回波以線性鏈表表示，四邊形頂點數據結構包括：四邊形點數據、高程值、回波類型；

C3、繪制回波多邊形；利用OpenGL的雙緩存結構，顯示的是前一時刻的掃描扇形回波，在FBO中計算當前時刻場景生成畫面，雙緩存交替顯示形成回波動態掃描的結果；

C4、調用OpenGL的讀取像素函數；從計算機的顯卡內存中讀取場景的顏色值并保存到紋理緩沖器；讀取當前時刻繪出的回波，即截取屏幕的寬度和高度,數據格式與類型，存儲到GPU紋理緩沖器；

C5、回波修正；本船位置O由導控中心傳入數據實時更新，直角坐標系為該點的切平面，在雷達量程范圍內，雷達回波(xe,ye)與DEM的某一小塊區域重合；紋理緩沖器中DEM回波圖像的地理坐標在屏幕坐標上投影f(K,L)，這幅圖像的寬和高分別為K和L，裁剪為長方形，量程對應的回波像素點m×n，DEM對應回波圖的范圍左上角坐標右下角回波圖左上角坐標(xL,yL)，右下角坐標(xR,yR)，本船DEM坐標本船回波圖坐標(x0,y0)，在橫軸和縱軸兩個方向上計算兩幅圖的坐標映射，回波圖與DEM在GPU片斷中處理時坐標線性映射關系按照以下(1)式，

由于緯度漸長率的影響，DEM數據縱軸每一個像素點代表的地理距離隨緯度增加而遞增，待修正的回波圖在縱軸方向上等像素分割為Num個矩形區域，按照(1)式的方法消除緯度漸長率的影響；

(1)式中：

用DEM數據對回波修正的準則：1)DEM無回波數據的像素點，雷達只有掃描到標記的人工建筑才能產生回波；2)DEM與雷達都存在回波的像素點，用DEM的灰度值乘以回波值修正；3)DEM有回波數據而雷達無回波，用DEM的像素點修飾雷達回波的輪廓邊界；濾波后雷達回波圖由原來的多個不規則的四邊形的二值圖，修正為用灰度值填充的雷達回波圖，灰度值越大，高程越高；

C6、繪制雷達回波圖像；航海雷達模擬器的不同工作模式通過對回波紋理坐標旋轉實現；雷達模擬器的量程改變通過步驟C1中設定的量程值fRange實現，改變回波紋理坐標的縮放因子；

C7、生成用戶層數據，進行雷達標繪；在步驟C6后，雷達底層數據繪制完畢，通過模擬器鼠標與鍵盤操作完成目標錄取及跟蹤。

2.根據權利要求1所述的基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法，其特征是：所述步驟A中，讀取電子海圖中的數據并以鏈表的格式存儲成為等高線數據，鏈表結構包括：等高線高程，類型，采樣點數，等高線點數據；將DEM數據并轉換為深度為24位的RGB模式的位圖，然后將彩色位圖轉化為灰度圖，用灰度值表示高程，灰度圖直接存儲到GPU紋理緩沖器。