[發明專利]激光三維動態場景仿真系統

有效

• 申請號: 202210535240.6
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115015888B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 邵冬亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱方聚科技發展有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;F41G3/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

激光三維動態場景仿真系統，解決了現有對導引頭的激光雷達進行測試時需要搭建真實的場景和目標的問題，屬于激光雷達探測技術領域。本發明包括：建模系統，用于根據被測激光雷達檢測目標及背景，進行三維場景建模，并進行仿真，得到三維場景目標激光反射率仿真圖像，將該圖像按照設置的探測距離分辨率門進行切片，并將切片圖像與對應的探測距離信息組合，并按時序存放在圖像RGB通道中發送給激光回波生成系統；激光回波生成系統對接收的圖像數據進行解碼，獲得時序圖像，按照解碼時序，分別提取出圖形信息與探測距離信息，在被測激光雷達導引頭的觸發信號控制下，按照探測距離信息產生相對應圖形信息的激光回波，發送至被測激光雷達。

技術領域

本發明涉及一種激光三維動態場景仿真系統，屬于激光雷達探測技術領域。

背景技術

激光雷達是激光探測及測距系統的簡稱。激光雷達是激光技術與激光雷達技術相結合的產物。激光雷達是一種三維激光掃描系統。其工作原理就是通過不斷向周圍目標發射探測信號(激光束)，并接收返回的信號(目標回波)來計算和描述被測量物理的有關信息，如目標距離、方位、高度、姿態、形狀等參數，以達到動態3D掃描的目的。在現有技術中，對制導武器的激光雷達進行測試時，其測試方法是將目標放到場景中，例如沙漠中的坦克、車輛，利用激光雷達檢測沙漠中的坦克。現有對激光雷達測試時需要根據不同技術指標測試提供不同的場景和目標，進而更好的判斷激光雷達的探測效果，現有方法是根據測試需求搭建真實的場景和目標，再利用激光雷達對目標和場景進行檢測，這種方法費時費力且不容易滿足不同技術指標測試。

發明內容

針對現有對制導武器的激光雷達進行測試時需要搭建真實的場景和目標的問題，本發明提供一種激光三維動態場景仿真系統。

本發明的一種激光三維動態場景仿真系統，包括建模系統和激光回波生成系統；

所述建模系統，用于根據被測激光雷達檢測目標及背景，進行三維場景建模及對三維場景的激光反射率進行仿真，得到三維場景目標激光反射率仿真圖像，將得到的三維場景目標激光反射率仿真圖像按照設置的探測距離分辨率門進行切片，并將切片圖像與對應的探測距離信息組合，并按時序存放在圖像的RGB通道中發送給激光回波生成系統；

激光回波生成系統，用于對接收的圖像數據進行解碼，獲得時序圖像，按照解碼時序，分別提取出圖形信息與探測距離信息，在被測激光雷達導引頭的觸發信號控制下，按照探測距離信息產生相對應圖形信息的激光回波，發送至被測激光雷達。

作為優選，所述建模系統包括三維建模模塊、控制交互模塊、仿真模塊和數據生成模塊；

控制交互模塊，用于輸入場景仿真參數和激光仿真參數；場景仿真參數包括目標姿態、位置和目標速度；

三維建模模塊，用于根據被測激光雷達檢測目標及背景建立目標與背景的三維幾何模型、目標表面特性模型和傳輸介質模型，所述目標表面特性模型用于根據目標的表面紋理和材質，并在自然光照條件下，在激光仿真參數控制下，模擬出目標的激光反射率；傳輸介質模型用于根據環境背景輻射以及大氣環境變化，確定激光的衰減程度，模擬出背景的激光反射率；

仿真模塊，用于根據場景仿真參數及建立的模型，進行三維場景仿真，獲取三維場景仿真圖像；

數據生成模塊，用于根據激光仿真參數，結合已建立的表面特性模型和傳輸介質模型，確定目標和背景的激光反射率，并將激光反射率劃分灰度等級，對三維場景目標進行灰度仿真，獲取三維場景反射率仿真圖像；將三維場景反射率仿真圖像進行二值化，根據發射激光的探測距離門對二值化后的圖像進行二維切片，對切片圖像分組，按時序存放在圖像的RGB通道中，并將切片圖像的探測距離信息按時序存放在RGB通道的其他通道上，完成圖像重構，切片圖像和探測距離信息存放時序為重構協議，將重構后的圖像數據發送至激光回波生成系統。

作為優選，所述數據生成模塊中，將反射率劃分灰度等級，對三維場景進行灰度仿真，獲取三維場景反射率仿真圖像，包括：