CN112307620A - 一种雷达虚拟仿真方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种雷达虚拟仿真方法和装置。所述方法包括：建立虚拟仿真环境，在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型，在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位，分别动态配置所述多个飞机部位的反射率，采用所述雷达模型发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数，当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟反射波，计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离，采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值，从而实现了飞机的三维动态模拟仿真，可以对外形结构复杂、具有不同材料蒙皮的飞机进行更加符合实际情况的仿真，为涉及验证提供更加准确的前置分析参考。
Description
技术领域
本发明涉及雷达虚拟仿真技术领域，特别是涉及一种雷达虚拟仿真方法和装置。
背景技术
目前，RCS(目标截面积，Radar Cross Section)的仿真大多采用MATLAB进行仿真，将目标飞机当作一个整体进行全漫反射进行统一的仿真，在进行飞机隐形效果模拟时，飞机的RCS与多种实时参数息息相关，包括飞机与探测雷达的夹角、飞机在朝向雷达方向的各个部位的回波反射参数等，通过MATLAB进行仿真方法的方法只能通过手动输入各个参数条件值来获得需要仿真的目标参数值，难以达到三维动态实时RCS仿真模拟。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种雷达虚拟仿真方法和相应的一种雷达虚拟仿真装置。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种雷达虚拟仿真方法，所述方法包括：
建立虚拟仿真环境；
在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
采用所述雷达模型发射虚拟探测波，并获取虚拟探测波参数；
当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射时，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟反射波；
计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
可选地，分别配置所述多个飞机部位的动态反射率的步骤包括：
获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
可选地，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率、发射波长以及发射与接收增益。
可选地，所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
本发明实施例还公开了一种雷达虚拟仿真装置，所述装置包括：
虚拟仿真环境建立模块，用于建立虚拟仿真环境；
雷达模型建立模块，用于在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
飞机三维模型建立模块，用于在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
反射率配置模块，用于分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
虚拟探测波发射模块，用于发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数；
虚拟反射波接收模块，用于当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射产生虚拟反射波时，接收所述虚拟反射波；
实时距离计算模块，用于计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
实时功率值计算模块，用于采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
可选地，反射率配置模块包括：
属性信息获取子模块，用于获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
视角信息计算子模块，用于分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
反射率计算子模块，用于采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
可选地，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率、发射波长以及发射与接收增益。
可选地，所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
本发明实施例包括以下优点：建立虚拟仿真环境，在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型，在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位，分别动态配置所述多个飞机部位的反射率，采用所述雷达模型发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数，当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟反射波，计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离，采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值，从而实现了飞机的三维动态模拟仿真，可以对外形结构复杂、具有不同材料蒙皮的飞机进行更加符合实际情况的仿真，为涉及验证提供更加准确的前置分析参考。
附图说明
图1是本发明的一种雷达虚拟仿真方法实施例一的步骤流程图。
图2是本发明的一种雷达虚拟仿真装置实施例一的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明的一种雷达虚拟仿真方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，建立虚拟仿真环境；
在本发明实施例中，可以先建立虚拟仿真环境，所述虚拟仿真环境可以仿照实际的环境建立，例如，在虚拟仿真环境中可以建立高山模型、峡谷模型、平原模型，另外，还可以在虚拟仿真环境中添加云雾模型等等，能够实现各种情况下的雷达仿真。所述虚拟仿真环境设置有虚拟地面，虚拟地面具有地球曲率，能够实现更符合实际的雷达仿真。
步骤102，在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
当建立好虚拟仿真环境后，便可以在所述虚拟仿真环境的任意地点的任意高度建立雷达模型，所述雷达模型的型号可以任意选择，所述雷达模型的工作参数可以灵活设置，所述雷达模型的工作模式也可以根据实际情况设定，本发明实施例对此不作进一步的限制。
步骤103，在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
另外，还可以在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机可以是客机、歼击机、轰炸机等等。另外，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位，具体可以包括飞机机头、飞机机身、飞机机翼、飞机机尾、飞机发动机、飞机外挂武器等等，本发明实施例对此不作进一步的限制。所述飞机三维模型以设定的速度、高度以及方向在所述虚拟仿真环境中飞行，在飞行过程中还可以做出各种机动动作。
步骤104，分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
在实际状况中，由于飞机是由多个飞机部位组成，而每个飞机部位表面蒙皮所采用的材料及形状有所差异，同时，飞机在飞机飞行过程中，各个部位与雷达的相对视角也不相同，因此每个部位对于雷达发射的探测波的反射率也不相同。因此，需要分别动态配置所述多个飞机部位的反射率。
具体的，分别配置所述多个飞机部位的动态反射率的步骤包括：
子步骤1041，获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
子步骤1042，分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
子步骤1043，采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
步骤105，采用所述雷达模型发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数；
当在虚拟仿真环境，建立好雷达模型与飞机三维模型后，所述飞机三维模型在虚拟仿真环境中飞行，采用所述雷达模型发射虚拟探测波，并获取虚拟探测波参数，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率以及发射波长。
步骤106，当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟发射波；
当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射，产生虚拟反射波，飞机三维模型的每个部位发生的发射情况不同，可以对每个部位进行等效模拟反射仿真，生成所述虚拟反射波，当所述虚拟反射波反射到所述雷达模型时，采用所述雷达模型接收所述虚拟发射波。
步骤107，计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
具体的，获取所述飞机三维模型在虚拟仿真环境中的空间坐标以及所述雷达模型在虚拟反震环境中的空间坐标，再采用飞机三维模型在虚拟仿真环境中的空间坐标以及所述雷达模型在虚拟反震环境中的空间坐标计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离。
步骤108，采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
采用所述多个飞机部位的反射率可以计算得到飞机三维模型的雷达散射截面，另外，还需要获取虚拟反射波与反射波在虚拟仿真环境中的传播损失量，所述传播损失量由虚拟仿真环境因素决定，例如云层因素、雾气因素等等。
在本发明实施例中，可以采用以下公式计算所述虚拟反射波的实时功率值：
其中，
Pr为虚拟反射波的实时功率；
G为发射与接收增益；
Pt为虚拟探测波的发射功率；
R为飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
σ为雷达散射截面；
λ为发射波长；
L为传播损失量。
在本发明实施例中，建立虚拟仿真环境，在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型，在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位，分别动态配置所述多个飞机部位的反射率，采用所述雷达模型发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数，当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟反射波，计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离，采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值，从而实现了飞机的三维动态模拟仿真，可以对外形结构复杂、具有不同材料蒙皮的飞机进行更加符合实际情况的仿真，为涉及验证提供更加准确的前置分析参考。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图2，示出了本发明的一种雷达虚拟仿真装置实施例一的结构框图，具体可以包括如下模块：
虚拟仿真环境建立模块201，用于建立虚拟仿真环境；
雷达模型建立模块202，用于在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
飞机三维模型建立模块203，用于在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
反射率配置模块204，用于分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
虚拟探测波发射模块205，用于发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数；
虚拟反射波接收模块206，用于当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射产生虚拟反射波时，接收所述虚拟反射波；
实时距离计算模块207，用于计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
实时功率值计算模块208，用于采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
在本发明实施例中，所述反射率配置模块包括：
属性信息获取子模块，用于获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
视角信息计算子模块，用于分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
反射率计算子模块，用于采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
在本发明实施例中，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率、发射波长以及发射与接收增益。
在本发明实施例中，所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明实施例还提供了一种装置，包括：
包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种雷达虚拟仿真方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述一种雷达虚拟仿真方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种雷达虚拟仿真方法和一种雷达虚拟仿真装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种雷达虚拟仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
建立虚拟仿真环境；
在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
采用所述雷达模型发射虚拟探测波，并获取虚拟探测波参数；
当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射时，产生虚拟反射波，采用所述雷达模型接收所述虚拟反射波；
计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别配置所述多个飞机部位的动态反射率的步骤包括：
获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率、发射波长以及发射与接收增益。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
5.一种雷达虚拟仿真装置，其特征在于，所述装置包括：
虚拟仿真环境建立模块，用于建立虚拟仿真环境；
雷达模型建立模块，用于在所述虚拟仿真环境中，建立雷达模型；
飞机三维模型建立模块，用于在所述虚拟仿真环境中，建立飞机三维模型，所述飞机三维虚拟模型包括多个飞机部位；
反射率配置模块，用于分别动态配置所述多个飞机部位的反射率；
虚拟探测波发射模块，用于发射虚拟探测波，获取虚拟探测波参数；
虚拟反射波接收模块，用于当所述虚拟探测波照射到所述飞机三维模型时发生反射产生虚拟反射波时，接收所述虚拟反射波；
实时距离计算模块，用于计算所述飞机三维模型与所述雷达模型的实时距离；
实时功率值计算模块，用于采用所述多个飞机部位的反射率、所述虚拟探测波参数以及所述实时距离，计算所述虚拟反射波的实时功率值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述反射率配置模块包括：
属性信息获取子模块，用于获取所述多个飞机部位各自的属性信息；
视角信息计算子模块，用于分别实时计算所述多个飞机部位与所述雷达模型的视角信息；
反射率计算子模块，用于采用所述属性信息以及所述视角信息，动态计算所述所述多个飞机部位的反射率。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述虚拟探测波参数包括所述虚拟探测波的发射功率、发射波长以及发射与接收增益。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述属性信息包括飞机型号、飞机部位的尺寸、飞机部位的形状、飞机部位表面蒙皮材料的吸波率。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4或5至6中任一项所述的一种雷达虚拟仿真方法的步骤。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: Unit 02, 3rd floor, 721 Tianhe North Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510630 Applicant after: Mirage virtual reality technology (Guangzhou) Co.,Ltd. Applicant after: Nanjing Harley Intelligent Technology Co.,Ltd. Applicant after: GUANGZHOU HUANTEK Co.,Ltd. Address before: Unit 02, 3rd floor, 721 Tianhe North Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510630 Applicant before: Mirage virtual reality (Guangzhou) Intelligent Technology Research Institute Co.,Ltd. Applicant before: Nanjing Harley Intelligent Technology Co.,Ltd. Applicant before: GUANGZHOU HUANTEK Co.,Ltd. |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210202 |
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