戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境傳感信息的可視化研究

雖然Vega軟件已提供了150多種材料的物理屬性數(shù)據(jù)，但距離戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的仿真需要相差甚遠(yuǎn)，因此為了仿真的需要，有必要建立多種材料的物理屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 合成孔徑雷達(dá)成像仿真方法實(shí)現(xiàn)過程

該方法是在建立場(chǎng)景模型的基礎(chǔ)上，利用場(chǎng)景、目標(biāo)模型的紋理材料特性數(shù)據(jù)和雷達(dá)電磁波的特性(頻率、極化)計(jì)算雷達(dá)散射截面(RCS)，然后利用Vega的傳感器模型得到SAR圖像。下面具體介紹該方法的實(shí)現(xiàn)過程。

3.1 場(chǎng)景建模

場(chǎng)景建模即建立了三維自然地形、人文特征目標(biāo)等模型，在建立三維自然地形模型時(shí)，要在模型上貼上地表紋理。在建立人文特征目標(biāo)模型時(shí)，要選擇相應(yīng)的特征碼和表面材質(zhì)碼，貼上相應(yīng)的紋理材質(zhì)。

3.2 初始化LynX圖形界面

初始化LynX圖形界面主要包括窗口、通道、場(chǎng)景、對(duì)象物、碰撞檢測(cè)、環(huán)境及環(huán)境特效、場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)體、觀察方式的初始化。同時(shí)要初始化RadarWorks模塊，包括頻率、極化方式等參數(shù)的選擇，SAR圖像輸出方式的選擇，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?/p>

3.3 建立紋理材質(zhì)與真實(shí)材質(zhì)的映射

為了對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行SAR成像仿真，在建立場(chǎng)景模型的基礎(chǔ)上，需要建立紋理材質(zhì)與真實(shí)材料的映射關(guān)系，以便得到紋理材料的物理屬性。當(dāng)雷達(dá)天線的波束輻射到場(chǎng)景中某一區(qū)域時(shí)，要指定該區(qū)域內(nèi)紋理材料的真實(shí)材質(zhì)，如指定這種紋理材料是植被，那種紋理材料是金屬，如圖1所示。對(duì)于這一工作，Vega軟件中紋理材料圖生成器(Texture Material Mapping，TMM)來完成。TMM工具是Vega軟件提供的材質(zhì)賦予工具，利用它在紋理圖上定義材質(zhì)特性，生成材質(zhì)圖片，為紅外探測(cè)器、雷達(dá)等模塊運(yùn)行時(shí)提供物體的材質(zhì)屬性。TMM工具并為紋理材料數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有紋理分類，通過分類使紋理材料與真實(shí)材質(zhì)建立了映射關(guān)系。這些被分類的紋理被用來決定紋理材料數(shù)據(jù)中的材料屬性。

3.4 圖像模擬

利用模型的紋理材料的物理屬性數(shù)據(jù)和初始化LynX圖形界面時(shí)初始化的一些雷達(dá)參數(shù)，從計(jì)算電磁場(chǎng)角度計(jì)算場(chǎng)景中每一個(gè)像素的RCS值，然后利用SAR成像算法，就可以進(jìn)行SAR成像仿真。當(dāng)用戶飛過Vega場(chǎng)景時(shí)，Vega軟件中的RadarVision計(jì)算每一個(gè)像素的RCS值，RadarWorks模塊的傳感器模型將RadarVision計(jì)算的RCS值與用戶定義的雷達(dá)參數(shù)值(波束寬度，距離向大小，天線模式，信號(hào)處理信息)相結(jié)合產(chǎn)生SAR圖像。這充分體現(xiàn)了SAR成像仿真的實(shí)時(shí)性，即當(dāng)用戶飛過Vega場(chǎng)景時(shí)，就可得到場(chǎng)景的SAR圖像。RadarWorks也模擬了有效的SAR傳感器和處理效果如頻率跳動(dòng)、分辨率、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，邊緣增強(qiáng)，并且相應(yīng)的修改RCS圖。數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)地被處理直到掃描區(qū)域一副完整的圖被編輯完成。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償通過計(jì)算每個(gè)像素的方位向和距離向加權(quán)函數(shù)的卷積來完成。RadarWorks也考慮了地形和人文要素形成的雷達(dá)陰影的實(shí)時(shí)計(jì)算，陰影通過IRIS Performer計(jì)算，因此要利用SGI硬件。這保證了當(dāng)用戶飛過Vega場(chǎng)景時(shí)，每個(gè)對(duì)象的幾何陰影能被實(shí)時(shí)計(jì)算。

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