CN102542870A - 一种雷达图像仿真方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种雷达图像仿真方法和装置，属于计算机应用领域。方法包括：获取实时地貌地物特征数据，根据所述实时地貌地物特征数据建立场景库，获取气象数据，并计算降水强度，根据所述降水强度得出颜色空间模型，将所述颜色空间模型添加到所述场景库中，得到雷达仿真图像。本发明通过在雷达图像仿真的过程中加入天气因素的影响，使得在雷达仿真时可以显示天气情况，真实性高，并且操作性好。

Description

一种雷达图像仿真方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机应用领域，特别涉及一种雷达图像仿真方法和装置。

背景技术

雷达是一种利用电磁波探测目标的电子设备。雷达通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息，并将这些信息反映通过雷达显示系统显示出来，雷达显示系统通过雷达图像向人们提供雷达的探测信息，雷达图像采用光栅扫描显示。目前雷达主要应用于与指挥仪交联工作，为导弹提供目标参数，从而实现对目标的攻击，作为辅助导航手段等。其中，雷达图像是雷达与操作员之间最重要的交换手段。

在目前阶段，为了实现对飞行员等的训练主要通过领航模拟训练，模拟飞行环境，并在领航模拟训练中加入雷达仿真系统，在雷达仿真系统中对雷达图像进行仿真。在现有技术中，对雷达图像的仿真主要是通过，在系统中保存地理信息库，在进行图像仿真时将固定的地理信息库调入，经过处理后进行显示，模拟的图像中地貌地物真实可靠。

但是，在发明人实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在如下问题：

图像的仿真操作性较差，而且仿真图像中不能体现出气象情况，真实性较差，无法对复杂天气的雷雨区进行显示。

发明内容

为了解决现有技术中雷达图像仿真存在的问题，本发明提出了一种雷达图像仿真方法和装置。所述技术方案如下：

本发明实施例提出了一种雷达图像仿真方法，所述方法包括：

获取实时地貌地物特征数据；

根据所述实时地貌地物特征数据建立场景库；

获取气象数据，并计算降水强度；

根据所述降水强度得出颜色空间模型；

将所述颜色空间模型添加到所述场景库中，得到雷达仿真图像。

进一步地，在所述获取实时地貌地物特征数据之前，所述方法还包括：

获取雷达图像仿真地理位置信息，根据所述雷达图像仿真地理位置信息获取所述实时地貌地物特征数据。

进一步地，所述根据实时地貌地物特征数据建立场景库之后，所述方法还包括：

调节所述场景库的分辨率，使得所述场景库的分辨率与真实的雷达图像相同。

进一步地，在所述获取实时地貌地物特征数据之后，所述方法还包括：

根据为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

进一步地，所述在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出之前，所述方法还包括：

为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射。

进一步地，所述根据所述降水强度得出颜色空间模型，具体的包括：

根据每个区域的降水强度为所述每个区域设置不同的颜色进行表示。

进一步地，在所述得到雷达仿真图像之后，所述方法还包括：

对未知目标进行判读。

进一步地，所述对未知目标进行判读，具体的包括：

使用边缘轮廓算法对所述未知目标的边缘进行处理，使得所述未知目标的边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取所述未知目标的位置；

或，

根据预定的曲线特征对所述雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

一种雷达图像仿真装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取实时地貌地物特征数据；

场景库建立模块，用于根据所述获取模块获取的所述实时地貌地物特征数据建立场景库；

降水强度计算模块，用于获取气象数据，并计算降水强度；

颜色空间模型建立模块，用于根据所述降水强度计算模块计算得出的所述降水强度得出颜色空间模型；

添加模块，用于将所述颜色空间模型建立模块得到的颜色空间模型添加到所述场景建立模块建立的所述场景库中，得到雷达仿真图像。

进一步地，所述获取模块，还用于在获取实时地貌地物特征数据之前，获取雷达图像仿真地理位置信息，并根据所述雷达图像仿真地理位置信息获取所述实时地貌地物特征数据。

进一步地，所述装置还包括：

调节模块，用于在所述场景库建立模块根据实时地貌地物特征数据建立场景库之后，调节所述场景库的分辨率，使得所述场景库的分辨率与真实的雷达图像相同。

进一步地，所述场景库建立模块还用于，根据为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

进一步地，所述装置还包括：

映射模块，用于在所述场景库建立模块在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出之前，为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射。

进一步地，所述颜色空间模型建立模块具体用于，根据每个区域的降水强度为所述每个区域设置不同的颜色进行表示。

进一步地，所述装置还包括：

判读模块，用于在所述添加模块得到雷达仿真图像之后，对未知目标进行判读。

进一步地，所述判读模块，具体包括：

第一判读单元，用于使用边缘轮廓算法对所述未知目标的边缘进行处理，使得所述未知目标的边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取所述未知目标的位置；

或，

第二判读单元，用于根据预定的曲线特征对所述雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明实施例通过在雷达图像仿真的过程中加入天气因素的影响，使得在雷达仿真时可以显示天气情况，真实性高，并且操作性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图并做简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的一种雷达图像仿真的方法流程图；

图2为本发明实施例2所提供的一种雷达图像仿真的方法流程图；

图3为本发明实施例3所提供的一种雷达图像仿真的装置结构示意图；

图4为本发明实施例3所提供的一种雷达图像仿真的装置的第二种结构示意图；

图5为本发明实施例3所提供的一种雷达图像仿真的装置的第三种结构示意图；

图6为本发明实施例3所提供的一种雷达图像仿真的装置的第四种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例1提出了一种雷达图像仿真方法，其流程如图1所示，包括：

步骤101、获取实时地貌地物特征数据；

步骤102、根据实时地貌地物特征数据建立场景库；

步骤103、获取气象数据，并计算降水强度；

步骤104、根据降水强度得出颜色空间模型；

步骤105、将颜色空间模型添加到场景库中，得到雷达仿真图像。

本发明实施例通过在雷达图像仿真的过程中加入天气因素的影响，使得在雷达仿真时可以显示天气情况，真实性高，并且操作性好。

实施例2

本发明实施例2提出了一种雷达图像仿真方法，是在实施例1基础上改进而来，并以在飞行训练系统中雷达图像的仿真过程进行具体说明，其流程如图2所示，包括：

步骤201、获取雷达图像仿真地理位置信息；

其中，雷达图像仿真位置，具体指当前雷达仿真系统需要进行雷达图像仿真的位置。

在本实施例中，本步骤具体的体现为：获取飞机的载机参数，飞机的载机参数包括飞机的经纬度、高度、航向、俯仰角、侧滑等，飞行训练系统通过飞机的载机参数确定需要进行图像仿真的地理位置的信息。

需要说明的是，雷达图像仿真位置信息可设置。

步骤202、根据雷达图像仿真地理位置信息获取实时地貌地物特征数据；

在本实施例中，地貌地物特征数据包括地貌特征数据和地物特征数据；

其中，地貌特征数据获得方式具体的为：使用卫星等对地貌特征进行航拍，得到位片，将位片使用建模优化工具进行优化，得到地理特征数据，其中，建模工具可以为MultiGen-Creator等。

地物特征数据包括车辆、桥梁、公路、铁路、高楼和各种军事建筑物等，并且，地物特征数据为实时数据。

需要说明的是，在获取地貌特征数据和地物特征数据时，根据雷达仿真图像地理位置信息中的经纬度等对地地貌特征数据和地物特征数据中进行数据提取。

步骤203、根据实时地貌地物特征数据建立场景库；

进一步地，在根据实时地貌地物特征数据建立场景库后，还包括：调节场景库的分辨率，使得场景库的分辨率与真实雷达图像的分辨率相同，以使得雷达仿真图像的真实性更高。

其中，在建立场景库时，还包括：根据为地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

相应地，在建立场景库前，还包括：为地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射，生成域值空间，其中每一个域值表示一个灰度等级，使得地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像在仿真输出时与真实的物理材料的雷达回波图像相匹配。

步骤204、获取气象数据，并根据气象数据计算降水强度；

其中，在雷达图像仿真系统中预存有气象数据库，在对气象数据进行获取时，可以根据雷达图像仿真地理位置信息获取实时的气象数据，也可以为在气象数据库中随机抽取气象数据，并根据获取的气象数据计算降水强度。

气象数据至少包括：水汽底气常数、温度、湿度、云顶高、云底高等。

在计算降水强度时，可将降水强度进行分级：低、一般、强、暴雨等降水强度。

步骤205、根据降水强度得出颜色空间模型；

其中，根据降水强度得出颜色空间模型，具体的为：为每个区域的降水强度为每个区域设置不同颜色进行表示。例如，可以将降水强度为暴雨的颜色空间模型设定为黑色，降水强度为强降雨的颜色空间模型设定为红色；

需要说明的是，雷达仿真图像中可显示多个区域，可以为多个区域设定不同颜色空间模型。例如，当前雷达仿真系统可以仿真飞机前方500公里范围内的雷达图像，在这个区域内计算得出多个降水强度，则可以在该颜色空间模型中为不同区域设定多个颜色。

步骤206、将颜色模型加入到场景库中，得到雷达仿真图像。

在本实施例中，得到雷达仿真图像后，还可以包括：对雷达仿真图像进行余辉扫描效果处理。

对雷达仿真图像进行余辉扫描效果处理，具体的包括：将雷达仿真图像分为预定个数个扇形，设置扫面线的速度与扇形图像的更新速度一致，并将扫描过的雷达仿真图像部分变为渐暗。

在本实施例中，得到雷达仿真图像后，还可以包括：对雷达仿真图像中的未知目标进行判读。

其中，对雷达仿真图像中的未知目标进行判断包括两种方法：

使用边缘轮廓算法对未知目标的边缘进行处理，使得边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置；

或，

根据预定的曲线特征对雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

需要说明的是，使用第二种对未知目标进行判断的方法，可以在未知目标图形边缘缺损的情况下对未知目标进行判读。

在本实施例中，得到雷达仿真图像后，还可以包括：对雷达仿真图像进行特殊效果处理。

其中，特殊效果处理包括：

增益处理，用于仿真雷达发射功率增强时的雷达仿真图像；

锐化处理，用于将雷达仿真图像中各目标的对比度提高；

模糊处理，用于仿真雷达图像做分辨率微调时的雷达仿真图像；

噪声处理，用于模拟在电子对抗的情况时雷达收到电子干扰时的雷达仿真图像；

画面背景对比处理，用于突出雷达仿真图像中的中心部分，弱化其他部分。

本发明实施例通过在雷达图像仿真的过程中加入天气因素的影响，使得在雷达仿真时可以显示天气情况，真实性高，并且操作性好。

实施例3

本发明实施例3提出了一种雷达图像仿真装置，其结构如图3所示，包括：

获取模块301，用于获取实时地貌地物特征数据；

场景库建立模块302，用于根据获取模块301获取的实时地貌地物特征数据建立场景库；

降水强度计算模块303，用于获取气象数据，并计算降水强度；

颜色空间模型建立模块304，用于根据降水强度计算模块303计算得出的降水强度得出颜色空间模型；

添加模块305，用于将颜色空间模型304建立模块得到的颜色空间模型添加到场景建立模块302建立的场景库中，得到雷达仿真图像。

进一步地，获取模块301，还用于在获取实时地貌地物特征数据之前，获取雷达图像仿真地理位置信息，根据雷达图像仿真地理位置信息获取实时地貌地物特征数据。

进一步地，如图4所示，上述装置还可以包括：

调节模块306，用于在场景库建立模块302根据实时地貌地物特征数据建立场景库之后，调节场景库的分辨率，使得场景库的分辨率与真实的雷达图像相同。

进一步地，场景库建立模块302还用于，根据为地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

相应地，如图5所示，上述装置还可以包括：

映射模块307，用于在场景库建立模块302在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出之前，为地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射。

进一步地，颜色空间模型建立模块304具体用于，根据每个区域的降水强度为每个区域设置不同的颜色进行表示。

进一步地，如图6所示，上述装置还可以包括：

判读模块308，用于在添加模块305得到雷达仿真图像之后，对未知目标进行判读。

相应地，判读模块308具体包括：

第一判读单元3081，用于使用边缘轮廓算法对未知目标的边缘进行处理，使得未知目标的边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置；

或，

第二判读单元3082，用于根据预定的曲线特征对雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

本发明实施例通过在雷达图像仿真的过程中加入天气因素的影响，使得在雷达仿真时可以显示天气情况，真实性高，并且操作性好。

需要说明的是：上述实施例提供的雷达图像仿真装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的雷达图像仿真装置与雷达图像仿真方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本发明实施例中的全部或部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (16)

1.一种雷达图像仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

获取实时地貌地物特征数据；

根据所述实时地貌地物特征数据建立场景库；

获取气象数据，并计算降水强度；

根据所述降水强度得出颜色空间模型；

将所述颜色空间模型添加到所述场景库中，得到雷达仿真图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取实时地貌地物特征数据之前，所述方法还包括：

获取雷达图像仿真地理位置信息，根据所述雷达图像仿真地理位置信息获取所述实时地貌地物特征数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据实时地貌地物特征数据建立场景库之后，所述方法还包括：

调节所述场景库的分辨率，使得所述场景库的分辨率与真实的雷达图像相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取实时地貌地物特征数据之后，所述方法还包括：

根据为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出之前，所述方法还包括：

为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述降水强度得出颜色空间模型，具体的包括：

根据每个区域的降水强度为所述每个区域设置不同的颜色进行表示。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述得到雷达仿真图像之后，所述方法还包括：

对未知目标进行判读。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对未知目标进行判读，具体的包括：

使用边缘轮廓算法对所述未知目标的边缘进行处理，使得所述未知目标的边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取所述未知目标的位置；

或，

根据预定的曲线特征对所述雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

9.一种雷达图像仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取实时地貌地物特征数据；

场景库建立模块，用于根据所述获取模块获取的所述实时地貌地物特征数据建立场景库；

降水强度计算模块，用于获取气象数据，并计算降水强度；

颜色空间模型建立模块，用于根据所述降水强度计算模块计算得出的所述降水强度得出颜色空间模型；

添加模块，用于将所述颜色空间模型建立模块得到的颜色空间模型添加到所述场景建立模块建立的所述场景库中，得到雷达仿真图像。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还用于在获取实时地貌地物特征数据之前，获取雷达图像仿真地理位置信息，并根据所述雷达图像仿真地理位置信息获取所述实时地貌地物特征数据。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

调节模块，用于在所述场景库建立模块根据实时地貌地物特征数据建立场景库之后，调节所述场景库的分辨率，使得所述场景库的分辨率与真实的雷达图像相同。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述场景库建立模块还用于，根据为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料设置的域值空间，在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

映射模块，用于在所述场景库建立模块在场景库中将不同材料的雷达回波图像进行仿真输出之前，为所述地貌地物特征数据中不同的物理材料的雷达回波图像设定不同的域值，并建立域值与真实的物理材料的雷达回波图像的映射。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述颜色空间模型建立模块具体用于，根据每个区域的降水强度为所述每个区域设置不同的颜色进行表示。

15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

判读模块，用于在所述添加模块得到雷达仿真图像之后，对未知目标进行判读。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述判读模块，具体包括：

第一判读单元，用于使用边缘轮廓算法对所述未知目标的边缘进行处理，使得所述未知目标的边缘更加明显，并进行提取识别，如果符合需求特征，则提取所述未知目标的位置；

或，

第二判读单元，用于根据预定的曲线特征对所述雷达仿真图像中预定的图形进行检测，如果符合需求特征，则提取未知目标的位置。

Images