专利名称：一种受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法
技术领域：
本发明属于雷达探测范围三维可视化技术领域，特别是涉及了存在地形影响下对雷达探测范围的修正方法。
背景技术：
近年来，随着虚拟现实和可视化技术在军事领域的广泛应用，虚拟战场环境得 到了长足的发展，电磁信息的可视化倍受指挥员和技术研究人员的关注。雷达作为战场 电磁信息的主要来源，其作用范围本身是不可见的，而且受到环境因素的极大制约，从 虚拟战场环境中获取相关的地形(陆地和海洋)、气象等信息，建立起考虑地形和气象等 因素的雷达作用范围模型，将其以某种可视的、多分辨率的、与用户可交互的方式呈现 在虚拟数字化战场环境当中，具有十分重要的意义。本发明正是为修正雷达探测范围三 维可视化时受地形影响而产生的误差。现有已公开的雷达三维可视化受地形影响的修正 方法比较少。2006年孟国明在其硕士论文中(国防科技大学)提出了一种修正方法，该方 法以几何光学为基础，将受影响的采样点垂直修正到对应的地形点处或原点与地形最高 点连线的延长线上，同时，该方法采用直接的赋值法对受地形影响的采样点进行修正， 如图5所示，但此在地形较为陡峭时修正精度不高，根据此种方法，当一段山坡遮挡了 雷达波瓣时，会将采样点垂直修正到对应的地形上，在采样点间隔不变的情况下，山坡 越陡峭，修正到地形上的采样点越少，这样就造成了精度不高的问题。2007年陈鹏在其 博士论文中(国防科技大学)提出了另一种修正方法，该方法首先记录第一个受地形影响 的采样点，找到地形的最高点(即山峰)，将记录点与山峰之间的采样点修正为对应的地 形高程(即将点垂直的提到上面)，山峰后受地形影响的采样点在不同情况下修正到AFC 折线段或直线AB上，如图6所示，但此方法不仅在地形陡峭时修正精度较低，同时对于 图2(b)所示的情况，此方法首先找到第一个受地形影响的P点，然后找到山峰，将这之 间的采样点修正为对应的地形，实际上此时雷达波瓣被地形完全截断，应该将受影响的 采样点修正到截断面处，故此方法并不适用于全部的地形情况。此外，此种方法首先对 单峰进行处理，再扩展到多峰的情况，处理速度较慢。
发明内容
本发明目的是解决现有技术的不足，提供一种受地形影响的雷达探测范围三维 可视化的修正方法，使其在雷达探测范围三维可视化时，有较高效率且适应各种不同地 形的地形修正方法。为实现上述目的，本发明的修正方法以几何光学中的光的直线传播为基本原 理，对各种地形遮挡情况分别确定受地形影响的采样点范围，用线性插值对受地形影响 的采样点进行修正，其特点包括下列步骤(1)判断雷达中心位置与对应地形高度的关系，决定是否绘制雷达探测范围；(2)从雷达中心开始，根据不同的地形情况，确定雷达波瓣上受地形影响需修正的的采样点；(3)使用线性插值法将受地形影响的采样点修正到地形处。决定是否绘制雷达探测范围其步骤如下设雷达中心位置0(x，y。)，对应地 形点⑩江妙)，判断雷达中心位置0(x，yQ)与对应地形点0。(而卿)高程值的关系，若 州 >灼。，则绘制雷达探测范围，反之则不绘制。确定雷达波瓣上受地形影响需修正的采样点包括以下步骤(1)从雷达中心点O开始，当前为采样点P(x，yP),对应地形点为Q(X，yQ)； 若yP<yQ，则记录P之前的采样点Ptl进入下一步，反之进入步骤(7);
(2)计算OQ与X轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q'，需修正的 采样点范围即为OPc^ OQ'夹角之间的采样点，若OQ' >OQ,则将采样点使用线性插 值法修正到直线PtlQ,进入下一步；反之不处理，进入下一步；(3)沿OQ方向增加微小步长Δι·到K，若OQ' > OK,则进入下一步；反之进 入步骤(7)；(4)计算K(x，yK)对应的地形点，若外〉卿，进入步骤(6)；反之进入 下一步；(5)计算OQ1与χ轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q1 ‘，需修正 的采样点范围即为OQ'与OQ/夹角之间的采样点，若OQ/ >OQ1 则使用线性插值 法将采样点修正到直线QQ1,令Q = Q1,进入步骤(3)；反之不处理，令Q = Q1,进入 步骤⑶；(6)令 Q = K，进入步骤(3)；(7)处理下一个未处理的采样点P，进入步骤(1)，若一个波瓣中的所有采样点 已处理，则进入下一个波瓣；若所有波瓣的采样点均已处理，则结束方法。使用线性插值法将采样点修正到直线PtlQ上，具体包括以下步骤(1)记录OPQ、OQ的长度rQ、Γι, OPtl与OQ'之间采样点的数目int erval，当前 需修正的采样点的俯仰角angleO以及从Ptl开始到当前采样点的个数loop ；(2)由线性插值公式可得当前采样点修正后的距离tp = r0+ (rrr0) *loop/int erval ；(3)由极坐标与直角坐标转换公式可得修正后采样点的坐标。本发明的有益效果在于修正雷达探测范围三维可视化时受地形影响而产生的误差，适应各种不同地 形，修正精度高，处理速度快。具体表现为①本发明将采样点回缩到地形处而非垂直提到地形处，故不存在当一段山坡遮 挡了雷达波瓣时，会将采样点垂直修正到对应的地形上，在采样点间隔不变的情况下， 同样长度的山坡越陡峭，修正到山坡地形上的采样点越少，造成了精度不高等问题。②本发明不考虑单峰与多峰情况，一次性对地形进行处理，速度较快。
图1是雷达中心位置O低于对应地形点Qtl的几何图。图2是连接OQ出现的两种不同情况的几何图；图2(a)为OQ' > OQ,图2(b)为 OQ' < 0Q。图3是增加微 小步长Δ r到K，K与其对应地形点Q1的两种情况的几何图；图 3 (a)为外 > 凡丨，图3 (b)为外< yoi ο图4是连接OQ1出现的两种不同情况的几何图；图4(a)为OQ/ > OQ1,图 4(b)为 OQ/ < OQ10图5是孟国明其硕士论文中地形修正方法的几何图。图6是陈鹏博士论文中地形修正方法的几何图。图7是本发明的流程图。图8是确定受地形影响的采样点的范围方法的流程图。
具体实施例方式下面，我们结合附图对本发明做进一步的阐述如图7所示；1.根据雷达中心位置高度和对应的地形高度，判断是否绘制雷达探测范围设置visible标志，在绘制时使用；读取雷达中心坐标(X，yP)以及对应的地形坐 标(X，yQ)；若凡>凡。，则令visible = true，绘制雷达探测范围；反之令visible = false,
不绘制雷达探测范围。2.确定雷达波瓣上受地形影响的采样点的范围，如图8所示。(1)从雷达中心点O开始，当前为采样点P(x，yP),对应地形点为Q(X，yQ)； 若yP<yQ，则记录P之前的采样点Ptl进入下一步，如图2(a)所示；反之进入步骤(7)。(2)计算OQ与χ轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q'，需修正的 采样点范围即为OPc^ OQ'夹角之间的采样点。若OQ' >0Q,则将采样点使用第3步 中的插值法修正到直线PtlQ,进入下一步，如图2(a)所示；反之不处理，进入下一步， 如图2(b)所示。(3)沿OQ方向增加微小步长Δι·到K。若OQ' > OK,则进入下一步；反之 进入步骤(7)。 (4)计算K (X，yK)对应的地形点0i(x,卿)；若外 > 凡力，进入步骤(6)，如图 3(a)；反之进入下一步，如图3(b)所示。(5)计算OQ1与χ轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q1 ‘，需修正的 采样点范围即为OQ'与OQ1'夹角之间的采样点。若OQ1' >0Q1 则使用权利要求4 中的插值法将采样点修正到直线QQ1,令Q = Q1,进入步骤(3)，如图4(a)所示；反之 不处理，令Q = Q1,进入步骤(3)，如图4(b)所示。(6)令 Q = K，进入步骤(3)。(7)处理下一个未处理的采样点P，进入步骤(1)。若一个波瓣中的所有采样点 已处理，则进入下一个波瓣；若所有波瓣的采样点均已处理，则结束方法。3.使用线性插值的修正受地形影响的采样点(1)记录0PQ、OQ的长度rQ、Γι, OPtl与OQ'之间采样点的数目int erval，当前
需修正的采样点的俯仰角angleO以及从Ptl开始到当前采样点的个数loop。(2)由线性插值公式可得当前采样点修正后的距离tp = r0+ (rrr0) *loop/intervalo (3)由极坐标与直角坐标转换公式可得修正后釆样点的坐标。
权利要求
1.一种受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法，该修正方法以几何光 学中的光的直线传播为基本原理，对各种地形遮挡情况分别确定受地形影响的采样点范 围，用线性插值法对受地形影响的采样点进行修正，其特征在于该方法包括以下步骤(1)判断雷达中心位置与对应地形高度的关系，决定是否绘制雷达探测范围；(2)从雷达中心开始，根据不同的地形情况，确定雷达波瓣上受地形影响需修正的采 样点；(3)使用线性插值法将受地形影响的采样点修正到地形处。
2.根据权利要求1所述的受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法，其 特征在于决定是否绘制雷达探测范围其步骤如下设雷达中心位置0(χ，γο),对应地 形点0。江灼》)，判断雷达中心位置0仏γο)与对应地形点0。(UO)高程值的关系，若 州 > 凡》，则绘制雷达探测范围，反之则不绘制。
3.根据权利要求1所述的受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法，其特征 在于确定雷达波瓣上受地形影响需修正的采样点包括以下步骤(1)从雷达中心点O开始，当前为采样点P(x，yP),对应地形点为Q(X，yQ)；若” <yQ，则记录P之前的采样点Ptl进入下一步，反之进入步骤(7);(2)计算OQ与χ轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q'，需修正的采样 点范围即为OPc^OQ'夹角之间的采样点，若OQ' >0Q,则将采样点使用线性插值法 修正到直线PtlQ,进入下一步；反之不处理，进入下一步；(3)沿OQ方向增加微小步长Δι·到K，若OQ'> 0Κ,则进入下一步；反之进入步 骤⑵；(4)计算K(x，yK)对应的地形点O(XJG1)，若只>K力，进入步骤(6)；反之进入下一止少；(5)计算OQ1与乂轴的夹角angle，找出俯仰角为angle的采样点Q/，需修正的采 样点范围即为OQ'与OQ/夹角之间的采样点，若OQ/ >0Q1 则使用线性插值法将采样点修正到直线QQ1,令Q = Q1,进入步骤(3)；反之不处理，令Q = Q1,进入步骤 ⑶；(6)令Q= K，进入步骤(3)；(7)处理下一个未处理的采样点P，进入步骤(1)，若一个波瓣中的所有采样点已处 理，则进入下一个波瓣；若所有波瓣的采样点均已处理，则结束方法。
4.根据权利要求1或2所述的受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法，其 特征在于使用线性插值法将采样点修正到直线PtlQ上，具体包括以下步骤(1)记录OPpOQ的长度&、F1, OPtl与OQ'之间采样点的数目interval，当前需修 正的采样点的俯仰角angleO以及从Ptl开始到当前采样点的个数loop ；(2)由线性插值公式可得当前采样点修正后的距离tp= r0+(ri-r0) *loop/interval ；(3)由极坐标与直角坐标转换公式可得修正后采样点的坐标。
全文摘要
本发明公开了一种受地形影响的雷达探测范围三维可视化的修正方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)判断雷达中心位置与地形高程值的关系，决定是否绘制雷达探测范围。(2)从雷达中心开始，确定受地形影响的采样点。(3)采用插值的方法，将被遮挡的采样点修正到地形处。本发明相对于其他地形修正方法，不仅效率上有了大幅提升，而且对于不同的地形，都能得到较好的修正精度。
文档编号G01S7/02GK102012501SQ20101024229
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者何明耘, 曹跃, 蔡洪斌, 邱航, 陈雷霆, 黄焰 申请人:电子科技大学