一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术的制作方法

1.本发明涉及电磁态势可视化技术领域，具体是一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术。


背景技术：

2.近年来，电磁态势可视化技术得到了深入研究，结合态势感知理论的应用，形成了一些较为成熟的电磁态势分析理论模型和电磁信息可视化展示技术。
3.(1)基于gis的电磁信息可视化技术
4.jgis系统(地理信息系统)是多学科集成的空间型信息系统，其本身的综合特性与强大的功能，决定了它具有广泛的用途。由于电磁辐射源具有不同的地理位置，各辐射源之间距离也是影响其辐射状况的因素，应用地理信息系统可以很好的解决与辐射源相关的空间位置问题。
5.基于gis的电磁地图绘制技术可以很方便的对多种辐射源的身份属性进行记录，包括广播电视系统、移动通信系统、高压电力系统、交通运输系统、工科医用高频设备等辐射源的位置及其它基本信息。同时系统还可以对辐射源进行查询、更新、添加、维护等。该系统可以对辐射源的信息进行更新，方便使用人员对电磁环境进行查询和管控。美国电信科学研究院(its)开发的通信系统规划工具(communication systems planning tool,cspt)是一个基于gis的电波传播计算工具，它集成了itm、tirem等多种电波传播模型，并且可以生成三维地形。由于集成了多种电波传播模型，适合宽频电波传播预测。
6.(2)三维数据场的电磁信息可视化技术
7.对于三维数据场主要有两种绘制方法：面绘制和直接体绘制方法。面绘制方法需要根据三维数据场构造出几何图元，然后再进入图形硬件管线渲染绘制。等值面提取技术是最常用的面绘制方法之一，它可以将原始数据场中某个属性值抽取特定大小范围的轮廓，进而构造三角形网格。可见等值面提取技术只能将原始数据场的部分属性进行了映射表现，不能反映整个原始数据场的全貌和细节，但是由于绘制等值面网格有图形硬件的支持，而且还能很清晰地反映原始数据场的表面轮廓信息，所以目前仍被广泛采用，并有大量文献对它进行深入研究。直接体绘制方法也叫体绘制方法，它则不用构造中间的几何图元，而是直接由三维数据场，根据数据映射关系生成二维图像。该方法能反映三维电磁数据场的整体信息，绘制图像质量高，但是计算量很大，而且目前没有被图形硬件直接支持，绘制效率不高。
8.典型的三维电磁信息可视化系统由电磁环境数据模型生成模块和交互绘制模块两个部分组成，在预处理阶段，主要是对输入的电磁设备参数，采用电波传播模型，利用硬件加速算法计算电磁环境体数据，并构建出混合八叉树结构的体数据分块和体数据分块分辨率组织形式；利用硬件加速的多层等值面提取技术构造电磁环境的多层等值面模型，并采用多分辨率简化算法构建模型的多分辨率数据结构。在实时绘制阶段，根据用户需求动态绘制多分辨率的电磁环境多层等值面模型或者动态调度分块体数据直接体绘制电磁环
境。
9.目前现有的技术方案仅仅是二维的电磁数据展示，并没有和不能叠加真实的地物结合展示，并未结合到真实的场景分析中，不能正确的找到仿真值和实际测量值有差异的问题所在，为此，我们提出一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术对其进行完善。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术，以解决上述背景技术中提出的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
12.一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术，包括可视化基础平台和电磁波监测节点，所述可视化基础平台包括控制单元、显示单元、存储单元、回放单元、下载单元、电磁感知终端和融合计算，所述电磁波监测节点包括空间电磁信号测量和校准终端节点，所述电磁感知终端包括电磁感知模型和电磁干扰分析模型。
13.作为本发明进一步的方案：所述可视化基础平台支持dem、dom、倾斜摄影、单体模型等数据的加载及三维可视化，支持二三维地图模式无缝切换，支持在浏览器中无插件浏览三维模型，支持空间距离、面积和体积等量算功能。
14.作为本发明再进一步的方案：所述电磁波监测节点通过websocket服务实现与控制系统的数据传输工作。
15.作为本发明再进一步的方案：所述电磁感知与融合计算交互式控制，分布式空间电磁信号测量与校准终端节点交互控制，所述控制单元按需对20个电磁波监测节点中的分布式空间电磁信号测量和校准终端节点的工作状态及参数进行控制，所述控制单元用于控制电磁波监测节点的重启与关闭，所述显示单元用于对电磁波监测节点返回的数据进行展示，所述存储单元用于对磁波监测节点返回的数据进行储存，所述回放单元用于对磁波监测节点返回的历史数据进行回放，所述下载单元用于对磁波监测节点返回的数据进行下载。
16.作为本发明再进一步的方案：其方法步骤如下：
17.步骤一：对电磁态势数据进行三维可视化；
18.步骤二：可视化基础平台获取监测节点返回的数据并进行展示；
19.步骤三：通过电磁感知模型应用验证；
20.步骤四：通过电磁感知终端实时频谱与融合计算数据的对比分析，实现对融合计算的准确性验证；通过电磁干扰分析模型实现对未知台站定位及其覆盖分析。仿真电磁态势数据与实时监测数据的对比分析，利用特定算法进行融合，修正错误的态势数据；
21.步骤五：根据现有监测节点，执行指定任务，获取可疑干扰源的位置，tdoa分析。
22.作为本发明再进一步的方案：所述步骤四的特定算法的融合方法为：
23.第一步，分别计算px,p0,p1,p2到p的距离dx,d0,d1,d2(红五角星为px处)；
24.第二步，以p0为圆心，以20米为半径，计算p0周围的仿真点(px，以一个仿真点为例)；
25.第三步，p0处的实测值分别减去第二步中得到的每一个仿真值；
26.第四步，如果第三步中所得的差值中有一个值小于8，不做任何计算，意即，预测值
和实测值一致，如果全部大于8，执行第五步；
27.第五步，以p0为圆心，以500米为半径，搜索该区内的实测点(p1，p2)；
28.第六步，计算实测点与仿真点之间的半径差，p0,p1,p2到px的半径差分别为a0＝abs(d0
‑
dx),a1＝abs(d1
‑
dx),a2＝abs(d2
‑
dx)，abs表示求绝对值。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.1.本发明加强三维可视化直观效果，并与建筑物地形进行叠加展示实时的场强效果，增加真实性，能够直观的反应，并且做出及时的修正，且展示效果优，同时有多种维度的电磁效果展示，能够实时控制监测节点，并显示监测节点的位置、状态以及实时监控数据，利用仿真数据和实测数据结合的方式动态修改不正确的电磁场强数据，本发明使电磁态势的展示更加直观，在复杂电磁环境下为决策者的判断提供理论依据。
附图说明
31.图1为基于三维空间的电磁分析及可视化技术的结构框图。
32.图2为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中电磁波监测节点的结构框图。
33.图3为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中可视化基础平台的结构框图。
34.图4为基于三维空间的电磁分析及可视化技术的局部界面展示图。
35.图5为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
36.图6为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
37.图7为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
38.图8为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
39.图9为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
40.图10为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
41.图11为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
42.图12为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
43.图13为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中融合方法展示图。
44.图14为基于三维空间的电磁分析及可视化技术中的局部界面展示图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.请参阅图1～14，本发明实施例中，一种基于三维空间的电磁分析及可视化技术，包括可视化基础平台和电磁波监测节点，所述可视化基础平台包括控制单元、显示单元、存储单元、回放单元、下载单元、电磁感知终端和融合计算，所述电磁波监测节点包括空间电磁信号测量和校准终端节点，所述电磁感知终端包括电磁感知模型和电磁干扰分析模型，所述可视化基础平台支持dem、dom、倾斜摄影、单体模型等数据的加载及三维可视化，支持二三维地图模式无缝切换，支持在浏览器中无插件浏览三维模型，支持空间距离、面积和体积等量算功能，所述电磁波监测节点通过websocket服务实现与控制系统的数据传输工作，
所述电磁感知与融合计算交互式控制，分布式空间电磁信号测量与校准终端节点交互控制，所述控制单元按需对20个电磁波监测节点中的分布式空间电磁信号测量和校准终端节点的工作状态及参数进行控制，所述控制单元用于控制电磁波监测节点的重启与关闭，所述显示单元用于对电磁波监测节点返回的数据进行展示，所述存储单元用于对磁波监测节点返回的数据进行储存，所述回放单元用于对磁波监测节点返回的历史数据进行回放，所述下载单元用于对磁波监测节点返回的数据进行下载。
47.所述的基于三维空间的电磁分析及可视化技术，其方法步骤如下：
48.步骤一：对电磁态势数据进行三维可视化；
49.步骤二：可视化基础平台获取监测节点返回的数据并进行展示；
50.步骤三：通过电磁感知模型应用验证；
51.步骤四：通过电磁感知终端实时频谱与融合计算数据的对比分析，实现对融合计算的准确性验证；通过电磁干扰分析模型实现对未知台站定位及其覆盖分析。仿真电磁态势数据与实时监测数据的对比分析，利用特定算法进行融合，修正错误的态势数据；
52.步骤五：根据现有监测节点，执行指定任务，获取可疑干扰源的位置，tdoa分析。
53.所述步骤四的特定算法的融合方法为：
54.第一步，分别计算px,p0,p1,p2到p的距离dx,d0,d1,d2(红五角星为px处)；
55.第二步，以p0为圆心，以20米为半径，计算p0周围的仿真点(px，以一个仿真点为例)；
56.第三步，p0处的实测值分别减去第二步中得到的每一个仿真值；
57.第四步，如果第三步中所得的差值中有一个值小于8，不做任何计算，意即，预测值和实测值一致，如果全部大于8，执行第五步；
58.第五步，以p0为圆心，以500米为半径，搜索该区内的实测点(p1，p2)；
59.第六步，计算实测点与仿真点之间的半径差，p0,p1,p2到px的半径差分别为a0＝abs(d0
‑
dx),a1＝abs(d1
‑
dx),a2＝abs(d2
‑
dx)，abs表示求绝对值。
60.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。