[发明专利]基于DEM数据叠加的航海雷达回波模拟方法

说明书

本发明涉及航海雷达的回波模拟系统，具体是一种基于DEM数据叠加的航海雷达回波模拟方法。本发明的方法是：A、读取目标区域的电子海图数据，将等高线存储为链表形式，将导控中心给出的位置信息存储到雷达模拟器，同时转存到GPU常量寄存器；将该区域DEM数据存储到GPU纹理缓冲器；B、调用微软开发库中的设置定时器函数；C、响应定时器消息；生成用户层数据，进行雷达标绘。本发明能够提高航海雷达模拟器处理速度、提高模拟雷达回波仿真精度。

技术领域

本发明涉及航海雷达的回波模拟系统，具体是一种基于DEM(Digital ElevationModel，数字高程模型)数据叠加的航海雷达回波模拟方法。

背景技术

STCW公约(The International Convention on Standards of Training，Certification and Watchkeeping for Seafarers，海员培训、发证和值班标准国际公约)是对航海模拟器的发展影响最深的公约之一。自2012年起，STCW要求研发全功能模拟器的航海模拟器。目标回波真实感差是航海雷达模拟器存在的主要问题，传统的航海雷达回波仿真是从二维电子海图叠加雷达图像。丛琳等人(丛琳,任鸿翔,刘彤等.航海雷达模拟器中真实感雷达图像的仿真[J].中国航海,2011,34(4):5-8.)根据雷达电磁波直线传播与电子海图岸线交点设计了遮挡判断方法，能确定目标之间的遮挡以及不完全遮挡的关系。王胜正等(王胜正,黄玉贵.基于电子海图的真实感航海雷达图像仿真方法[J].计算机应用,2014,34(10):3024-3028.)利用有限个扇形带状、不规则纹理渲染回波图像改进传统基于像素单元的雷达图像仿真。Balz，ZhangFan等人首先提出利用GPU(Graphics ProcessingUint,图形处理单元)对合成孔径雷达的回波进行图像处理，提高回波绘制效率。在电子海图上，由于存在纬度渐长现象，即纬度长度随纬度升高而逐渐增长，从而使纬度间隔相等的纬线间距离不相等。传统航海雷达模拟器真实感差主要体现在：1)带状连通的回波替换扫描线上的像素点阵后，雷达模拟器图像生成原理与真实雷达扫描工作原理相符，但是未考虑纬度渐长率的影响，回波纹理贴图失真；2)采用二维的海图岸线数据，丢掉真实场景中回波的高程信息，并且只采用岸线数据也不能体现显示陆地上的回波；3)增加雷达回波数据分辨率、或量程增大时由于雷达图像绘制效率不高，导致雷达图像叠加非实时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高航海雷达模拟器处理速度、提高模拟雷达回波仿真精度的基于DEM数据叠加的航海雷达回波模拟方法。

本发明基于DEM数据叠加的航海雷达回波模拟方法是：

A、读取目标区域的电子海图数据，将等高线存储为链表形式，将导控中心给出的经纬度边界、本船信息、雷达参数存储到雷达模拟器，同时将经纬度边界、本船信息、雷达参数转存到GPU常量寄存器；将该区域DEM数据存储到GPU纹理缓冲器；

B、调用微软开发库中的设置定时器函数；

C、响应定时器消息；在CPU中生成包含固定目标回波、杂波及运动目标数据的底层回波数据；在GPU中利用DEM数据修正底层回波数据，生成用户层数据，进行雷达标绘。

所述步骤A中，读取电子海图中的数据并以链表的格式存储成为等高线数据，链表结构包括：等高线高程，类型，采样点数，等高线点数据；将DEM数据转换为深度为24位的RGB模式的位图，然后将彩色位图转化为灰度图，用灰度值表示高程，灰度图直接存储到GPU纹理缓冲器。

所述步骤C具体包括以下步骤：

C1、设置视口与投影变换函数；使用OpenGL的视口函数设置视口大小，即雷达模拟器屏幕的宽度与高度，单位为像素；使用投影变换函数对屏幕二维裁剪，即确定多少个像素表示坐标系中的1海里，雷达量程fRange，单位为海里；