机载雷达三维运动场景显示方法
专利汇可以提供机载雷达三维运动场景显示方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种机载雷达三维运动场景显示方法，主要解决现有三维运动场景显示设备存在的问题。其方法是：首先构造数字高程模型，再构造天空模型并旋转；对接收的雷达回 波数 据进行滤波后填充到数字高程模型中；计算数字高程模型中非参考平面点的坡度并根据坡度并完成地面纹理映射；对连通性判别后识别的点目标和线目标进行重构并绘制三维场景的 水 平侧视图和垂直俯视图；接收飞机状态信息并根据状态信息在三维场景中 叠加 数字仪表；随飞机运动重新获取雷达回波数据并对显示画面实时更新，完成三维运动场景的动态显示。本发明能真实的还原飞机前方障碍物信息，显示效果逼真，可用于高 分辨率 机载雷达。，下面是机载雷达三维运动场景显示方法专利的具体信息内容。
1.一种机载雷达三维运动场景显示方法，包括：
1)根据机载雷达天线的扫描角度步进、扫描角度范围和雷达最大探测距离构建三维场景数字高程模型，初始化雷达回波数据并生成参考平面，生成参考平面是在空间直角坐标系中，以坐标系原点为中心点在X-Z平面位置添加边长为S的正方形面，并对正方形面进行草地纹理贴图映射，生成机载雷达天线扫描波束覆盖范围内的水平面；其中，S为雷达最大探测距离；
2)根据雷达最大探测距离构建三维天空模型并覆盖参考平面，通过旋转模拟天空；构建三维天空模型，按照如下步骤进行：
2a)将X-Z平面边长为S的正方形面均匀分为N行、N列个网格点数据，其中N为奇数；
2b)假设该网格点数据中第c行、第d列点的空间坐标为(xcd，ycd，zcd)，其中c满足0≤c≤N，d满足0≤d≤N，xcd和zcd满足以下公式：
根据该点的X轴坐标xcd和Z轴坐标zcd对该点的Y轴坐标ycd进行赋值，使ycd满足以下公式：
2c)将该网格点数据中的每一个点按照其空间坐标映射到空间直角坐标系中，将每个网格用四边形覆盖，并加载天空纹理贴图映射，形成三维天空模型；
3)接收雷达回波数据,并通过连通性判别识别出其中的地形数据、点目标数据和线目标数据，对地形数据进行平滑处理，并分离出地形数据中的非参考平面点，再用这些非参考平面点对三维场景数字高程模型中对应点的高程数据进行填充；
4)计算三维场景数字高程模型中每个非参考平面点的坡度，并根据坡度设置该点的颜色材料属性值，利用该颜色材料属性值和地面纹理贴图完成三维场景数字高程模型的地面纹理映射，生成有明暗变化的三维地形画面；
5)根据点目标数据在三维场景数字高程模型中的对应点重建点目标模型，根据线目标数据在三维场景数字高程模型中的对应点重建线目标模型，分别以字符形式指示点目标模型和线目标模型的方位角度和距离信息并进行告警，提示飞行员进行规避；重建点目标模型，是通过获取雷达回波数据中的某一点目标数据的空间坐标(xp，yp，zp)，然后在空间直角坐标系中的(xp，0，zp)坐标位置处绘制一个高为zp的三棱锥，完成该点目标模型的重建，具体按如下步骤进行：
5a)获取雷达回波数据中某一线目标数据(a0，a1，a2，a3，xstart，ystart，zstart，xend，yend，zend，Llength)，其中(a0，a1，a2，a3)为线目标4个不同的拟合系数，(xstart，ystart，zstart)为线目标起始端点的空间坐标，(xend，yend，zend)为线目标终止端点的空间坐标，Llength为线目标在X-Z平面投影线段的长度；
5b)根据线目标在X-Z平面投影线段的长度Llength将该线目标分割为L个离散点：
若Llength＜2048，则L＝Llength，
若Llength＞2048，则L＝2048；
5c)假设线目标L个离散点中第k个离散点的空间坐标为(xk，yk，zk)，则按如下公式计算xk、yk和zk的值：
5d)在空间直角坐标系中将L个离散点按顺序连接，将线目标坐标为(xstart，ystart，zstart)的起始端点和坐标为(xstart，0，zstart)的点相连，将线目标坐标为(xend，yend，zend)的终止端点和坐标为(xend，0，zend)的点相连，完成线目标模型重建；
6)将三维地形画面上的点按照与飞机水平距离由近及远划分为9个区域并分别着色
后，绘制在三维场景数字高程模型的水平侧视图和垂直俯视图中，以不同角度显示地形数据、点目标数据和线目标数据的空间分布状况；
7)接收飞机状态数据，根据状态数据绘制二维数字仪表，并将该数字仪表与三维地形画面、点目标模型、线目标模型、水平侧视图和垂直俯视图进行叠加显示，直观的向飞行员显示飞机的飞行状态；
8)重复步骤3)～步骤7)，随飞机运动实时更新显示画面，完成三维运动场景显示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1)中构建三维场景数字高程模型，按照如下步骤进行：
1a)根据天线扫描角度范围[θ1，θ2]、天线扫描角度步进Δθ和雷达最大探测距离S，按照极坐标方式将机载雷达天线扫描波束覆盖范围分为m行、n列个网格点数据，其中n为同一天线步进雷达回波数据采样量化个数， 每一个网格点数据均包含空间坐标、纹
理坐标和颜色材料属性；
1b)假设该网格点数据中第i行、第j列点的空间坐标为(xij，yij，zij)，纹理坐标为(uij，vij)，颜色材料属性为(rij，gij，bij)，其中rij为红色分量值，gij为绿色分量值，bij为蓝色分量值，对yij、rij、gij和bij均初始化赋值为0，且xij、zij、uij和vij满足以下公式：
其中i满足0≤i≤m，j满足0≤j≤n；
1c)在三维运动场景中，以水平向右方向为X轴正方向，垂直向上方向为Y轴正方向建立标准空间直角坐标系，将每个网格点数据按照该点的空间坐标映射到坐标系中，并将每个网格用四边形进行覆盖，形成三维场景数字高程模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤3)中对地形数据进行平滑处理，是通过对雷达回波数据中的地形数据在X轴和Z轴方向上分别进行窗口滑动线性滤波实现，以有效减缓由于地形分割和地形数据中的坏点造成的地形起伏。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤4)计算三维场景数字高程模型中每个非参考平面点的坡度，按如下步骤进行：
4a)假设三维场景数字高程模型中第i行、第j列的点为非参考平面点，其空间坐标为(xij，yij，zij)，坡度为gij；
4b)假设三维场景数字高程模型中第i行、第j-1列点的空间坐标为(xij-1，yij-1，zij-1)，第i行、第j+1列点的空间坐标为(xij+1，yij+1，zij+1)；
4c)根据4a)和4b)的假设，计算第i行、第j列的点的坡度gij：
其中zij满足zij≠zij-1，zij≠zij+1。
机载雷达三维运动场景显示方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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