[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

本發明涉及航海雷達的回波模擬系統，具體是一種基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法。本發明的方法是：A、讀取目標區域的電子海圖數據，將等高線存儲為鏈表形式，將導控中心給出的位置信息存儲到雷達模擬器，同時轉存到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；生成用戶層數據，進行雷達標繪。本發明能夠提高航海雷達模擬器處理速度、提高模擬雷達回波仿真精度。

技術領域

本發明涉及航海雷達的回波模擬系統，具體是一種基于DEM(Digital ElevationModel，數字高程模型)數據疊加的航海雷達回波模擬方法。

背景技術

STCW公約(The International Convention on Standards of Training，Certification and Watchkeeping for Seafarers，海員培訓、發證和值班標準國際公約)是對航海模擬器的發展影響最深的公約之一。自2012年起，STCW要求研發全功能模擬器的航海模擬器。目標回波真實感差是航海雷達模擬器存在的主要問題，傳統的航海雷達回波仿真是從二維電子海圖疊加雷達圖像。叢琳等人(叢琳,任鴻翔,劉彤等.航海雷達模擬器中真實感雷達圖像的仿真[J].中國航海,2011,34(4):5-8.)根據雷達電磁波直線傳播與電子海圖岸線交點設計了遮擋判斷方法，能確定目標之間的遮擋以及不完全遮擋的關系。王勝正等(王勝正,黃玉貴.基于電子海圖的真實感航海雷達圖像仿真方法[J].計算機應用,2014,34(10):3024-3028.)利用有限個扇形帶狀、不規則紋理渲染回波圖像改進傳統基于像素單元的雷達圖像仿真。Balz，ZhangFan等人首先提出利用GPU(Graphics ProcessingUint,圖形處理單元)對合成孔徑雷達的回波進行圖像處理，提高回波繪制效率。在電子海圖上，由于存在緯度漸長現象，即緯度長度隨緯度升高而逐漸增長，從而使緯度間隔相等的緯線間距離不相等。傳統航海雷達模擬器真實感差主要體現在：1)帶狀連通的回波替換掃描線上的像素點陣后，雷達模擬器圖像生成原理與真實雷達掃描工作原理相符，但是未考慮緯度漸長率的影響，回波紋理貼圖失真；2)采用二維的海圖岸線數據，丟掉真實場景中回波的高程信息，并且只采用岸線數據也不能體現顯示陸地上的回波；3)增加雷達回波數據分辨率、或量程增大時由于雷達圖像繪制效率不高，導致雷達圖像疊加非實時。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高航海雷達模擬器處理速度、提高模擬雷達回波仿真精度的基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法。

本發明基于DEM數據疊加的航海雷達回波模擬方法是：

A、讀取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。

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；