專利名稱：一種受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達探測范圍三維可視化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及了存在地形影響下對雷達探測范圍的修正方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著虛擬現(xiàn)實和可視化技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，虛擬戰(zhàn)場環(huán)境得 到了長足的發(fā)展，電磁信息的可視化倍受指揮員和技術(shù)研究人員的關(guān)注。雷達作為戰(zhàn)場 電磁信息的主要來源，其作用范圍本身是不可見的，而且受到環(huán)境因素的極大制約，從 虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中獲取相關(guān)的地形(陸地和海洋)、氣象等信息，建立起考慮地形和氣象等 因素的雷達作用范圍模型，將其以某種可視的、多分辨率的、與用戶可交互的方式呈現(xiàn) 在虛擬數(shù)字化戰(zhàn)場環(huán)境當(dāng)中，具有十分重要的意義。本發(fā)明正是為修正雷達探測范圍三 維可視化時受地形影響而產(chǎn)生的誤差?，F(xiàn)有已公開的雷達三維可視化受地形影響的修正 方法比較少。2006年孟國明在其碩士論文中(國防科技大學(xué))提出了一種修正方法，該方 法以幾何光學(xué)為基礎(chǔ)，將受影響的采樣點垂直修正到對應(yīng)的地形點處或原點與地形最高 點連線的延長線上，同時，該方法采用直接的賦值法對受地形影響的采樣點進行修正， 如圖5所示，但此在地形較為陡峭時修正精度不高，根據(jù)此種方法，當(dāng)一段山坡遮擋了 雷達波瓣時，會將采樣點垂直修正到對應(yīng)的地形上，在采樣點間隔不變的情況下，山坡 越陡峭，修正到地形上的采樣點越少，這樣就造成了精度不高的問題。2007年陳鵬在其 博士論文中(國防科技大學(xué))提出了另一種修正方法，該方法首先記錄第一個受地形影響 的采樣點，找到地形的最高點(即山峰)，將記錄點與山峰之間的采樣點修正為對應(yīng)的地 形高程(即將點垂直的提到上面)，山峰后受地形影響的采樣點在不同情況下修正到AFC 折線段或直線AB上，如圖6所示，但此方法不僅在地形陡峭時修正精度較低，同時對于 圖2(b)所示的情況，此方法首先找到第一個受地形影響的P點，然后找到山峰，將這之 間的采樣點修正為對應(yīng)的地形，實際上此時雷達波瓣被地形完全截斷，應(yīng)該將受影響的 采樣點修正到截斷面處，故此方法并不適用于全部的地形情況。此外，此種方法首先對 單峰進行處理，再擴展到多峰的情況，處理速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種受地形影響的雷達探測范圍三維 可視化的修正方法，使其在雷達探測范圍三維可視化時，有較高效率且適應(yīng)各種不同地 形的地形修正方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的修正方法以幾何光學(xué)中的光的直線傳播為基本原 理，對各種地形遮擋情況分別確定受地形影響的采樣點范圍，用線性插值對受地形影響 的采樣點進行修正，其特點包括下列步驟(1)判斷雷達中心位置與對應(yīng)地形高度的關(guān)系，決定是否繪制雷達探測范圍；(2)從雷達中心開始，根據(jù)不同的地形情況，確定雷達波瓣上受地形影響需修正的的采樣點；(3)使用線性插值法將受地形影響的采樣點修正到地形處。決定是否繪制雷達探測范圍其步驟如下設(shè)雷達中心位置0(x，y。)，對應(yīng)地 形點⑩江妙)，判斷雷達中心位置0(x，yQ)與對應(yīng)地形點0。(而卿)高程值的關(guān)系，若 州 >灼。，則繪制雷達探測范圍，反之則不繪制。確定雷達波瓣上受地形影響需修正的采樣點包括以下步驟(1)從雷達中心點O開始，當(dāng)前為采樣點P(x，yP),對應(yīng)地形點為Q(X，yQ)； 若yP<yQ，則記錄P之前的采樣點Ptl進入下一步，反之進入步驟(7);
(2)計算OQ與X軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q'，需修正的 采樣點范圍即為OPc^ OQ'夾角之間的采樣點，若OQ' >OQ,則將采樣點使用線性插 值法修正到直線PtlQ,進入下一步；反之不處理，進入下一步；(3)沿OQ方向增加微小步長Δι·到K，若OQ' > OK,則進入下一步；反之進 入步驟(7)；(4)計算K(x，yK)對應(yīng)的地形點，若外〉卿，進入步驟(6)；反之進入 下一步；(5)計算OQ1與χ軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q1 ‘，需修正 的采樣點范圍即為OQ'與OQ/夾角之間的采樣點，若OQ/ >OQ1 則使用線性插值 法將采樣點修正到直線QQ1,令Q = Q1,進入步驟(3)；反之不處理，令Q = Q1,進入 步驟⑶；(6)令 Q = K，進入步驟(3)；(7)處理下一個未處理的采樣點P，進入步驟(1)，若一個波瓣中的所有采樣點 已處理，則進入下一個波瓣；若所有波瓣的采樣點均已處理，則結(jié)束方法。使用線性插值法將采樣點修正到直線PtlQ上，具體包括以下步驟(1)記錄OPQ、OQ的長度rQ、Γι, OPtl與OQ'之間采樣點的數(shù)目int erval，當(dāng)前 需修正的采樣點的俯仰角angleO以及從Ptl開始到當(dāng)前采樣點的個數(shù)loop ；(2)由線性插值公式可得當(dāng)前采樣點修正后的距離tp = r0+ (rrr0) *loop/int erval ；(3)由極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可得修正后采樣點的坐標(biāo)。本發(fā)明的有益效果在于修正雷達探測范圍三維可視化時受地形影響而產(chǎn)生的誤差，適應(yīng)各種不同地 形，修正精度高，處理速度快。具體表現(xiàn)為①本發(fā)明將采樣點回縮到地形處而非垂直提到地形處，故不存在當(dāng)一段山坡遮 擋了雷達波瓣時，會將采樣點垂直修正到對應(yīng)的地形上，在采樣點間隔不變的情況下， 同樣長度的山坡越陡峭，修正到山坡地形上的采樣點越少，造成了精度不高等問題。②本發(fā)明不考慮單峰與多峰情況，一次性對地形進行處理，速度較快。


圖1是雷達中心位置O低于對應(yīng)地形點Qtl的幾何圖。圖2是連接OQ出現(xiàn)的兩種不同情況的幾何圖；圖2(a)為OQ' > OQ,圖2(b)為 OQ' < 0Q。圖3是增加微 小步長Δ r到K，K與其對應(yīng)地形點Q1的兩種情況的幾何圖；圖 3 (a)為外 > 凡丨，圖3 (b)為外< yoi ο圖4是連接OQ1出現(xiàn)的兩種不同情況的幾何圖；圖4(a)為OQ/ > OQ1,圖 4(b)為 OQ/ < OQ10圖5是孟國明其碩士論文中地形修正方法的幾何圖。圖6是陳鵬博士論文中地形修正方法的幾何圖。圖7是本發(fā)明的流程圖。圖8是確定受地形影響的采樣點的范圍方法的流程圖。
具體實施例方式下面，我們結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的闡述如圖7所示；1.根據(jù)雷達中心位置高度和對應(yīng)的地形高度，判斷是否繪制雷達探測范圍設(shè)置visible標(biāo)志，在繪制時使用；讀取雷達中心坐標(biāo)(X，yP)以及對應(yīng)的地形坐 標(biāo)(X，yQ)；若凡>凡。，則令visible = true，繪制雷達探測范圍；反之令visible = false,
不繪制雷達探測范圍。2.確定雷達波瓣上受地形影響的采樣點的范圍，如圖8所示。(1)從雷達中心點O開始，當(dāng)前為采樣點P(x，yP),對應(yīng)地形點為Q(X，yQ)； 若yP<yQ，則記錄P之前的采樣點Ptl進入下一步，如圖2(a)所示；反之進入步驟(7)。(2)計算OQ與χ軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q'，需修正的 采樣點范圍即為OPc^ OQ'夾角之間的采樣點。若OQ' >0Q,則將采樣點使用第3步 中的插值法修正到直線PtlQ,進入下一步，如圖2(a)所示；反之不處理，進入下一步， 如圖2(b)所示。(3)沿OQ方向增加微小步長Δι·到K。若OQ' > OK,則進入下一步；反之 進入步驟(7)。 (4)計算K (X，yK)對應(yīng)的地形點0i(x,卿)；若外 > 凡力，進入步驟(6)，如圖 3(a)；反之進入下一步，如圖3(b)所示。(5)計算OQ1與χ軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q1 ‘，需修正的 采樣點范圍即為OQ'與OQ1'夾角之間的采樣點。若OQ1' >0Q1 則使用權(quán)利要求4 中的插值法將采樣點修正到直線QQ1,令Q = Q1,進入步驟(3)，如圖4(a)所示；反之 不處理，令Q = Q1,進入步驟(3)，如圖4(b)所示。(6)令 Q = K，進入步驟(3)。(7)處理下一個未處理的采樣點P，進入步驟(1)。若一個波瓣中的所有采樣點 已處理，則進入下一個波瓣；若所有波瓣的采樣點均已處理，則結(jié)束方法。3.使用線性插值的修正受地形影響的采樣點(1)記錄0PQ、OQ的長度rQ、Γι, OPtl與OQ'之間采樣點的數(shù)目int erval，當(dāng)前
需修正的采樣點的俯仰角angleO以及從Ptl開始到當(dāng)前采樣點的個數(shù)loop。(2)由線性插值公式可得當(dāng)前采樣點修正后的距離tp = r0+ (rrr0) *loop/intervalo (3)由極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可得修正后釆樣點的坐標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法，該修正方法以幾何光 學(xué)中的光的直線傳播為基本原理，對各種地形遮擋情況分別確定受地形影響的采樣點范 圍，用線性插值法對受地形影響的采樣點進行修正，其特征在于該方法包括以下步驟(1)判斷雷達中心位置與對應(yīng)地形高度的關(guān)系，決定是否繪制雷達探測范圍；(2)從雷達中心開始，根據(jù)不同的地形情況，確定雷達波瓣上受地形影響需修正的采 樣點；(3)使用線性插值法將受地形影響的采樣點修正到地形處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法，其 特征在于決定是否繪制雷達探測范圍其步驟如下設(shè)雷達中心位置0(χ，γο),對應(yīng)地 形點0。江灼》)，判斷雷達中心位置0仏γο)與對應(yīng)地形點0。(UO)高程值的關(guān)系，若 州 > 凡》，則繪制雷達探測范圍，反之則不繪制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法，其特征 在于確定雷達波瓣上受地形影響需修正的采樣點包括以下步驟(1)從雷達中心點O開始，當(dāng)前為采樣點P(x，yP),對應(yīng)地形點為Q(X，yQ)；若” <yQ，則記錄P之前的采樣點Ptl進入下一步，反之進入步驟(7);(2)計算OQ與χ軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q'，需修正的采樣 點范圍即為OPc^OQ'夾角之間的采樣點，若OQ' >0Q,則將采樣點使用線性插值法 修正到直線PtlQ,進入下一步；反之不處理，進入下一步；(3)沿OQ方向增加微小步長Δι·到K，若OQ'> 0Κ,則進入下一步；反之進入步 驟⑵；(4)計算K(x，yK)對應(yīng)的地形點O(XJG1)，若只>K力，進入步驟(6)；反之進入下一止少；(5)計算OQ1與乂軸的夾角angle，找出俯仰角為angle的采樣點Q/，需修正的采 樣點范圍即為OQ'與OQ/夾角之間的采樣點，若OQ/ >0Q1 則使用線性插值法將采樣點修正到直線QQ1,令Q = Q1,進入步驟(3)；反之不處理，令Q = Q1,進入步驟 ⑶；(6)令Q= K，進入步驟(3)；(7)處理下一個未處理的采樣點P，進入步驟(1)，若一個波瓣中的所有采樣點已處 理，則進入下一個波瓣；若所有波瓣的采樣點均已處理，則結(jié)束方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法，其 特征在于使用線性插值法將采樣點修正到直線PtlQ上，具體包括以下步驟(1)記錄OPpOQ的長度&、F1, OPtl與OQ'之間采樣點的數(shù)目interval，當(dāng)前需修 正的采樣點的俯仰角angleO以及從Ptl開始到當(dāng)前采樣點的個數(shù)loop ；(2)由線性插值公式可得當(dāng)前采樣點修正后的距離tp= r0+(ri-r0) *loop/interval ；(3)由極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可得修正后采樣點的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種受地形影響的雷達探測范圍三維可視化的修正方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)判斷雷達中心位置與地形高程值的關(guān)系，決定是否繪制雷達探測范圍。(2)從雷達中心開始，確定受地形影響的采樣點。(3)采用插值的方法，將被遮擋的采樣點修正到地形處。本發(fā)明相對于其他地形修正方法，不僅效率上有了大幅提升，而且對于不同的地形，都能得到較好的修正精度。
文檔編號G01S7/02GK102012501SQ20101024229
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者何明耘, 曹躍, 蔡洪斌, 邱航, 陳雷霆, 黃焰 申請人:電子科技大學(xué)