[發(fā)明專利]電磁環(huán)境態(tài)勢展示方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910580701.X
• 申請日: 2019-06-29
• 公開（公告）號: CN110456168A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李明兵;王立;顏銘江;萬群;顧鵬程;雷志雄;張力川;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 51121 成飛(集團)公司專利中心
• 代理人: 郭純武<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明公開的一種基于平行坐標系的電磁環(huán)境態(tài)勢展示方法，旨在提供一種靈活直觀、能獲得較為全面的數(shù)據(jù)，更清晰、更精確的電磁環(huán)境態(tài)勢展示方法。通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：基于平行坐標系將電磁環(huán)境進行格點化，對感知得到的輻射源位置信息進行離散化處理，并用格點編號表示輻射源位置，對空間頻率維度進行定量映射，以為單位的頻率數(shù)值較大，將其轉(zhuǎn)化為對數(shù)形式；對其頻率進行歸一化處理；利用首尾兩個端點為曲線的起點和終點，其余格點控制曲線走向的貝塞爾曲線對特征維之間關(guān)系進行描述；并采用貝塞爾曲線對相同特征，不同時間的相互聯(lián)系進行展示，將能夠反映電磁環(huán)境的各特征之間的聯(lián)系以及各特征隨時間的變化以圖像形式展現(xiàn)出來。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁環(huán)境認知領(lǐng)域，尤其涉及電磁環(huán)境態(tài)勢的展示方法。

背景技術(shù)

電磁環(huán)境的展示能夠為頻譜分配人員對頻譜分析和決策提供支持，在內(nèi)容上，電磁態(tài)勢應包括輻射源目標態(tài)勢、裝備用頻狀態(tài)、電磁環(huán)境信息，以及對這些信息的分析和理解；在數(shù)據(jù)上，電磁態(tài)勢應能為電子頻譜管控、航路規(guī)劃等指控功能提供準確的數(shù)據(jù)支撐；在形式上，電磁態(tài)勢應能供豐富且便于理解的信息表現(xiàn)形式，使其更好的認清和理解電磁環(huán)境。其重要性絲毫不亞于地理環(huán)境和氣象環(huán)境?？臻g內(nèi)不同方位、不同類型、不同功率的輻射源射頻脈沖在接收機處疊加,形成密集、多樣、時變的電磁脈沖,直接地反映出電磁環(huán)境的動態(tài)性。因此,可通過電磁環(huán)境脈沖流的描述來間接地實現(xiàn)電磁環(huán)境態(tài)勢顯示。然而，電磁環(huán)境的復雜性、動態(tài)性和不可見性給態(tài)勢生成中的電磁信息表征帶來了困難。復雜電磁環(huán)境主要包括：地理環(huán)境、氣象環(huán)境和電磁輻射等。電磁輻射是復雜電磁環(huán)境一個最為重要的因素，因此電磁效應是描述電磁態(tài)勢必不可少的因素。如何在復雜電磁環(huán)境下評估和展現(xiàn)看不見、摸不著的電磁態(tài)勢，成為仿真人員面臨的新難題。由于在不同時間使用不同輻射源,造成信號數(shù)量、種類、密集程度動態(tài)變化；頻域上,多種輻射源集中于有限的電磁頻段內(nèi),造成信號頻譜嚴重交疊；空域上,性能各異輻射，時域上,雙源所輻射的電磁波,密集地覆蓋空間；能量域上, 各型輻射源的天線方向圖、波束掃描、發(fā)射功率等特性迥異,且輻射源與接收機相對位置時變,導致目標點處感知信號的功率實時變化。信號密集、頻譜交疊、分布廣泛、功率多變等電磁環(huán)境態(tài)勢,嚴重地影響著裝備效能的發(fā)揮。由于在空域、時域、頻域上分布的電磁信號數(shù)量繁多、樣式復雜、動態(tài)多變，形成了極其復雜的電磁環(huán)境。電磁環(huán)境的復雜性可能會影響頻譜分配人員對電磁環(huán)境的理解，因此，對電磁環(huán)境態(tài)勢可視化一直是電磁環(huán)境認知中的重點和難點。地形可視化、雷達作用范圍展現(xiàn)、電磁環(huán)境數(shù)據(jù)的三維可視化等方面是相關(guān)研究工作的主要集中方向。目前對電磁態(tài)勢的研究主要集中在已有平行坐標進行改進，通過加入貝塞爾數(shù)據(jù)擬合，解決數(shù)據(jù)遮蔽等問題。在實際使用中，往往需要從不同角度了解電磁態(tài)勢以及對電磁態(tài)勢進行分析，由于沒有考慮交互，且拋開了傳統(tǒng)的三維電磁態(tài)勢仿真顯示，難以真實、直觀地展現(xiàn)電磁態(tài)勢。而對于雷達作用范圍的研究主要是將雷達模型假設(shè)放在二維或者三維環(huán)境中，考慮到其發(fā)射功率、環(huán)境中的電磁損耗以及不同電磁環(huán)境和地理環(huán)境對電磁波的影響，計算雷達的有效偵察范圍，這是當前對雷達作用范圍的研究。對于電磁環(huán)境數(shù)據(jù)的可視化研究大多應用面繪制或者體繪制的方法，通過相應的模型或者方針計算得到不同位置的電磁場數(shù)據(jù)，并將其映射到地形背景中，然后將其繪制出來。傳統(tǒng)應用平行坐標進行多維數(shù)據(jù)可視化分析時，主要用于效果呈現(xiàn)，較少考慮用戶的交互，無法充分體現(xiàn)平行坐標在多維數(shù)據(jù)可視分析中的作用。綜上所述，電磁信號復雜、動態(tài)多變，傳統(tǒng)交互無疑將耗費更多時間，要想對多維電磁態(tài)勢進行分析和展現(xiàn)具有一定難度。周倜等人提出了改進平行坐標理論框架下的多維電磁態(tài)勢展現(xiàn)方法，定量表達了電磁態(tài)勢數(shù)據(jù)主體，但較難直觀、真實地實現(xiàn)電磁態(tài)勢的可視化。在現(xiàn)有技術(shù)中，二維電磁態(tài)勢可視化的表現(xiàn)形式主要有等值線和分色云圖兩種。等值線的繪制方法主要有點陣法、網(wǎng)格法和三角形網(wǎng)格法。分色云圖則更強調(diào)場強變化趨勢。三維電磁態(tài)勢可視化方法研究還處于不斷完善階段，是目前研究的熱點問題。三維態(tài)勢的構(gòu)建方法主要是面繪制和體繪制兩類。面繪制法一般先在三維空間數(shù)據(jù)場中構(gòu)造出二維平面、曲面等幾何圖元，然后利用計算機圖形學技術(shù)實現(xiàn)繪制展現(xiàn)。主要繪制思路是先提取目標物體的表面信息，再根據(jù)光照、明暗模型調(diào)用繪制算法進行陰影和渲染得到最后的顯示圖像。如此繪制出來的圖像不足以反映原始數(shù)據(jù)場的全貌和細節(jié)，只能反映出部分相關(guān)圖像。體繪制法是一種直接由三維數(shù)據(jù)場形成二維屏幕圖像的技術(shù)。體繪制技術(shù)主要研究如何表示、維護和繪制體數(shù)據(jù)集，為洞察數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和理解物質(zhì)復雜特性提供機制。體繪制最大的優(yōu)勢是可以探索物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以描述非定形的物體如生物肌肉等，在這些方面強于面繪制技。國內(nèi)外的三維電磁態(tài)勢可視化在地表覆蓋、地形地貌、海洋和氣象環(huán)境等方面的技術(shù)相研究成果較多，但大范圍電磁態(tài)勢的仿真和可視化技術(shù)仍然相對薄弱。田偉等人針對具體裝備，提出了一種基于地理信息系統(tǒng)的用頻臺站電磁態(tài)勢仿真和可視化分析方法，該方法可有效分析用頻臺站電磁態(tài)勢分布和指導用頻臺站科學合理選址，但不能夠有效地展示整體電磁態(tài)勢。從目前的研究現(xiàn)狀看，電磁態(tài)勢可視化系統(tǒng)總體框架設(shè)計還處于理論探討層面，離實用化還有一段距離。如何根據(jù)實際使用需求設(shè)計出相對通用的可視化系統(tǒng)總體框架，解決不同系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通和互操作就顯得尤為重要。由相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀可以看出，電磁態(tài)勢可視化技術(shù)的研究雖然已具備了一定的理論基礎(chǔ)，但是這些相關(guān)研究尚不能很好地解決仿真實驗中電磁態(tài)勢可視化的通用性、真實性和直觀性等問題，需要進一步研究電磁態(tài)勢可視化技術(shù)。