戰場(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據，但距離戰場(chǎng)環(huán)境的仿真需要相差甚遠，因此為了仿真的需要，有必要建立多種材料的物理屬性數據庫。

3 合成孔徑雷達成像仿真方法實(shí)現過(guò)程

該方法是在建立場(chǎng)景模型的基礎上，利用場(chǎng)景、目標模型的紋理材料特性數據和雷達電磁波的特性(頻率、極化)計算雷達散射截面(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)現過(guò)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模型時(shí)，要選擇相應的特征碼和表面材質(zhì)碼，貼上相應的紋理材質(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、對象物、碰撞檢測、環(huán)境及環(huán)境特效、場(chǎng)景運動(dòng)體、觀(guān)察方式的初始化。同時(shí)要初始化RadarWorks模塊，包括頻率、極化方式等參數的選擇，SAR圖像輸出方式的選擇，運動(dòng)補償等。

3.3 建立紋理材質(zhì)與真實(shí)材質(zhì)的映射

為了對戰場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行SAR成像仿真，在建立場(chǎng)景模型的基礎上，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。當雷達天線(xiàn)的波束輻射到場(chǎng)景中某一區域時(shí)，要指定該區域內紋理材料的真實(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。對于這一工作，Vega軟件中紋理材料圖生成器(Texture Material Mapping，TMM)來(lái)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，為紅外探測器、雷達等模塊運行時(shí)提供物體的材質(zhì)屬性。TMM工具并為紋理材料數據庫中的所有紋理分類(lèi)，通過(guò)分類(lèi)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(lèi)的紋理被用來(lái)決定紋理材料數據中的材料屬性。

3.4 圖像模擬

利用模型的紋理材料的物理屬性數據和初始化LynX圖形界面時(shí)初始化的一些雷達參數，從計算電磁場(chǎng)角度計算場(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。當用戶(hù)飛過(guò)Vega場(chǎng)景時(shí)，Vega軟件中的RadarVision計算每一個(gè)像素的RCS值，RadarWorks模塊的傳感器模型將RadarVision計算的RCS值與用戶(hù)定義的雷達參數值(波束寬度，距離向大小，天線(xiàn)模式，信號處理信息)相結合產(chǎn)生SAR圖像。這充分體現了SAR成像仿真的實(shí)時(shí)性，即當用戶(hù)飛過(guò)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、運動(dòng)補償，邊緣增強，并且相應的修改RCS圖。數據能夠實(shí)時(shí)地被處理直到掃描區域一副完整的圖被編輯完成。運動(dòng)補償通過(guò)計算每個(gè)像素的方位向和距離向加權函數的卷積來(lái)完成。RadarWorks也考慮了地形和人文要素形成的雷達陰影的實(shí)時(shí)計算，陰影通過(guò)IRIS Performer計算，因此要利用SGI硬件。這保證了當用戶(hù)飛過(guò)Vega場(chǎng)景時(shí)，每個(gè)對象的幾何陰影能被實(shí)時(shí)計算。

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