CN116338590A - 一种基于qt的雷达综合态势显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于QT的雷达综合态势显示方法，属于雷达技术领域。该方法采用QT视图场景机制，叠加影像瓦片地图，综合显示雷达探测区域、点迹信息、航迹信息和目标属性信息等态势信息，实现跨平台、多视图统一态势等功能特性。本发明方法可以有效的提高硬件使用效率，并且可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，同时具备跨平台的特性。

Description

一种基于QT的雷达综合态势显示方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别是指一种基于QT的雷达综合态势显示方法。

背景技术

雷达综合态势显示在雷达系统中占有重要的地位，雷达探测到目标后，通过数据处理将信息传送到终端上，终端将获取的目标信息以有效直观的方式呈现给观察者，同时通过指令精准地控制雷达。雷达综合态势信息一般包括点迹、 航迹、 图形、 背景地图、 操作界面等信息。雷达综合态势显示作为战场态势直观、形象、有效的观察手段，其重要性越发明显。

目前，在传统雷达中，P显（扇形坐标系）和B显（直角坐标系）是常见的雷达显示方式。P显又称为平面位置显示是以雷达作为中心点按照距离的纵向延伸和方位角的横向延伸来显示雷达扫描范围内的目标信息； B显是以直角坐标系来显示目标距离和方位大小的，B显视图的横坐标表示方位，纵坐标表示距离。此外，传统雷达显示方式背景为灰色或黑色等纯色，未进行任何背景图层的叠加信息显示，使得雷达及目标的位置展示对操作手不够直观。P显和B显方式存在展示方式较为单一，界面简陋，不能丰富、直观、形象地展示雷达综合态势信息。

发明内容

针对当前传统雷达信息显示方法存在的不足之处，本发明提供一种基于QT的雷达综合态势显示方法，该方法采用了基于QT图形化框架与卫星影像地图结合的方式，将雷达信息叠加显示在卫星影像地图中，不仅可以快速展示高精度卫星影像地图，同时还可以将雷达信息按照个性化需求直观、形象、准确地显示出来，具有个性化、跨平台、硬件需求低、实时性高等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于QT的雷达综合态势显示方法，包括以下步骤：

步骤1，创建基于QFrame类的主窗口控件，用于重叠放置态势显示窗口和态势快捷操作按钮；创建基于QGraphicsView类的综合态势显示窗口，用于显示雷达综合态势信息；以类QGraphicsScene为基类创建子类，用于创建视图对象，承载图元模型；

步骤2，生成卫星影像地图图层作为第一图层，地图图层采用卫星遥感影像瓦片图格式，该图层作为所有图层的底层；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对瓦片地图图元的大小进行设定；重载paint函数，对瓦片图进行绘制；

步骤3，生成雷达探测区域图层作为第二图层，该图层用于显示雷达探测范围的扇形区域及刻度符号；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达扇形区域图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达扇形区域进行绘制；

步骤4，生成雷达点迹信息图层作为第三图层，该图层用于显示雷达点迹信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达点迹图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达点迹进行绘制；

步骤5，生成雷达航迹信息图层作为第四图层，该图层用于显示雷达航迹信息；雷达航迹图元为图元集合，由雷达航迹点图元、航迹线图元和航迹类型图元构成；上述三种图元分别基于QGraphicsItem类的创建，并重载boundingRect函数和paint函数，完成对三种图元的绘制；

步骤6，生成雷达目标属性信息图层作为第五图层，该图层用于显示雷达目标属性信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达目标属性图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达目标属性进行绘制；

步骤7，根据雷达设备的站址信息以及雷达探测的目标位置信息，基于QT图形化框架的场景—视图的位置关系，实现经纬度坐标到场景坐标的转化，分别计算各个图层的场景坐标信息，然后将所有图层匹配叠加，使所有图层在综合态势显示窗口展示。

本发明相比背景技术的优点在于：

1、人机界面直观、友好、显示信息丰富：本发明通过图层叠加，根据不同需求将不同类型雷达信息放置在不同图层中，尤其实现了卫星影像瓦片地图的叠加显示；实现了显示模块的低耦合，管理模块的高内聚，使其易于维护和功能扩展。各图层利用信号槽机制，通过主视图窗口以及各图层之间的通信，可进行自定义设置颜色、类型等属性，完成个性化的展示，满足不同用户的界面需求；

2、绘制方式具有高性能、高实时性、高稳定性：本发明所实现的绘制方式同时采用了多线程处理机制，使用QT提供的多种泛型数据容器类，利用互斥锁方式实现多线程下的数据同步，各类图层下的图元管理以及绘制有序高效，降低了大量数据处理及图形绘制对硬件性能的要求，增加了通用性。地图图层采用了局部显示和事件触发方式。首先，地图图层初始化时不再全部加载所有瓦片图，而是采用可见视图的局部加载方式，这样大大降低了内存和GPU资源占用；其次，图层只在视图窗口发生变化时进行刷新，可降低绘制频次以降低资源消耗；

3、跨平台性；本发明基于QT的框架设计，使得程序具有跨平台移植的优点。在不同平台下的展示效果具有统一性。

附图说明

图1是本发明的基于QT的雷达综合态势显示方法的流程图；

图2是本发明的图层的组成示图；

图3是本发明的卫星影像瓦片地图的示图；

图4是本发明的雷达探测扇形区域的示图；

图5是本发明的雷达点迹的示图；

图6是本发明的雷达航迹的示图；

图7是本发明的雷达目标属性的示图；

图8是本发明的卫星影像瓦片地图的显示处理流程；

图9是本发明的雷达探测扇形区域显示处理流程；

图10是本发明的雷达点迹显示处理流程；

图11是本发明的雷达航迹显示处理流程；

图12是本发明的雷达目标属性显示处理流程；

图13是本发明所绘制的雷达综合态势图。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种基于QT图形化框架的雷达综合态势显示方法，包括以下步骤：

创建基于QFrame类的主窗口控件，用于重叠放置态势显示窗口和态势快捷操作按钮；

创建基于QGraphicsView类的综合态势显示窗口，用于显示雷达综合态势信息；以类QGraphicsScene为基类创建子类，用于创建视图对象，承载图元模型；

生成卫星影像地图图层作为第一图层，地图图层采用卫星遥感影像瓦片图格式，该图层作为所有图层的底层；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对瓦片地图图元的大小进行设定；重载paint函数，对瓦片图进行绘制。

生成雷达探测区域图层作为第二图层，该图层用于显示雷达探测范围的扇形区域及刻度符号；创建基于QGraphicsItem类的子类名称为RadarScanItem，重载boundingRect函数，对雷达扇形区域图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达扇形区域进行绘制；

生成雷达点迹信息图层作为第三图层，该图层用于显示雷达点迹信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，类名称为QPointTrack，重载boundingRect函数，对雷达点迹图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达点迹进行绘制；

生成雷达航迹信息图层作为第四图层，该图层用于显示雷达航迹信息；雷达航迹图元为图元集合，由雷达航迹点图元、航迹线图元和航迹类型图元构成。上述三种图元分别基于QGraphicsItem类的创建，并重载boundingRect函数和paint函数，完成对三种图元的绘制；

生成雷达目标属性信息图层作为第五图层，该图层用于显示雷达目标属性信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达目标属性图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达目标属性进行绘制；

根据雷达设备的站址信息以及雷达探测的目标位置信息，基于QT图形化框架的场景—视图的位置关系，实现经纬度坐标到场景坐标的转化，分别计算各个图层的场景坐标信息，然后将所有图层匹配叠加，使所有图层在综合态势显示窗口展示。

该方法采用QT视图场景机制，叠加影像瓦片地图，综合显示雷达探测区域、点迹信息、航迹信息和目标属性信息等态势信息，实现跨平台、多视图统一态势等功能特性。本方法可以有效的提高硬件使用效率，并且可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，同时具备跨平台的特性。

以下为一个具体的例子：

如图1和图2所示，一种基于QT的雷达综合态势显示方法，步骤如下：

步骤1，利用QT新建一个工程，添加一个QMainWindow类的主界面，设置其布局方式为水平布局，本实施例命名为PluginMainFrame；

步骤2，基于QFrame类创建窗口作为综合态势显示的主窗口，本实施例命名为QRadarWindow；

步骤3，基于QGraphicsView类创建视图作为综合态势显示的主视图，本实施例命名为m_radarview；

步骤4，基于QgraphicsScene类创建场景子类，用于创建场景承载图元模型，本实施例命名为m_radarscene；

步骤5，创建基于QGraphicsItem类的五个图层。

第一图层被创建为卫星影像瓦片地图图层，用于显示瓦片图；首先，进行地图图层初始化操作，确定当前瓦片地图的层级，地图层级决定了地图分辨率的对应关系；其次，创建名称为m_pixmapitem的地图图元，并将其加入到场景m_radarscene中；随后，根据当前层级计算可视区域的左上、左下、右上、右下经纬度坐标，用于查找复合条件的瓦片图行列号，包括开始行号、结束行号、开始列号和结束列号，瓦片地图的组织规则为列号向右增长（正东为右），行号向下增长（正北为上）；通过遍历当前层级下的瓦片图存储文件夹，完成复合条件的瓦片图查找；再下一步，分别在横纵方向上将瓦片图集合进行合并图片，最后合并为一张图片，利用setPixmap()函数绘制该图片，使用setPos()函数设置图片位置，完成图层显示；当可视区域发生变化时，重新计算可视区域瓦片图行列号后重新合成图片并刷新显示。

第二图层被创建为雷达探测扇形区域图层，用于显示雷达探测扇形区域及刻度，第二图层在第一图层上方；绘制时，需要根据雷达站址依次计算扇形区域起始边界、结束边界、雷达不同距离扇形区域边界、雷达不同角度放射线点和雷达法线，最后使用drawLines()函数绘制区域，使用setPlainText()函数绘制刻度符号。

第三图层被创建为雷达点迹图层，用于显示雷达点迹，第三图层位于第二图层上方；这里点迹绘制区域设置为QRectF(0, 0, 8, 8)，使用drawText()函数绘制点迹标牌文字，使用drawRect()函数绘制点迹标牌背景，使用drawPoint()函数绘制点迹。

第四图层被创建为雷达航迹图层，用于显示雷达航迹，第四图层位于第三图层上方；本实施例的雷达航迹图层为组合图元模型，分别由雷达航迹点图元、雷达航迹线图元、雷达航迹标牌图元和雷达航迹图标图元构成；每种图元模型都重写了QGraphicsItem子类的boundingRect函数，对模型元素的大小进行设定；每种图元模型都重写子类的paint函数，对模型元素具体形状进行自定义绘制；其中，航迹点图元名称为trackpoint，使用drawPoints()函数完成多点绘制；航迹线图元名称为lineitem，使用drawLine()函数完成线绘制；使用航迹类型图元名称为imageitem，使用drawPixmap()函数完成图片绘制。

第五图层被创建为雷达目标属性图层；用于显示雷达目标属性信息，使用drawRect()函数和drawText()函数完成绘制。第五图层位于最上方；最后，将五个图层依据场景坐标叠加显示；

图3、图4、图5、图6以及图7表示雷达综合态势显示方法的分层实例图。

进一步地，图8、图9、图10、图11以及图12分别表示了基于QT的雷达综合态势显示方法各图层的处理显示流程。上述处理显示流程采用了数据容器、多线程机制和互斥锁方法，使得在有限的硬件资源下实现大量数据实时稳定地绘制。同时，基于卫星影像瓦片图的地图绘制方式采用了局部加载和局部视图刷新的机制，初始绘制时只加载可视区域；此外只在视图窗口发生变化时进行刷新显示，大大降低了绘制地图时的内存资源占用以及GPU的依赖程度。

图13展示了本实施例所绘制的实例图。本实施例的另一个特征在于基于QT平台的跨平台特性，该方法可实现不同平台下的快速移植，不同平台下的显示效果实现了统一。

总之，本发明采用了基于QT图形化框架与卫星影像地图结合的方式，将雷达信息叠加显示在卫星影像地图中。卫星影像地图具有信息量丰富、直观形象性、现势性强等优点，与普通地图相比，影像地图具有丰富的地面信息，内容层次分明，图面清晰易读，充分表现出影像与地图的双重优势。该方法不仅可以快速展示高精度卫星影像地图，同时还可以将雷达信息按照个性化需求直观、形象、准确地显示出来，提供一种全新的雷达综合态势显示形式。

Claims (1)

1.一种基于QT的雷达综合态势显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，创建基于QFrame类的主窗口控件，用于重叠放置态势显示窗口和态势快捷操作按钮；创建基于QGraphicsView类的综合态势显示窗口，用于显示雷达综合态势信息；以类QGraphicsScene为基类创建子类，用于创建视图对象，承载图元模型；

步骤2，生成卫星影像地图图层作为第一图层，地图图层采用卫星遥感影像瓦片图格式，该图层作为所有图层的底层；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对瓦片地图图元的大小进行设定；重载paint函数，对瓦片图进行绘制；

步骤3，生成雷达探测区域图层作为第二图层，该图层用于显示雷达探测范围的扇形区域及刻度符号；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达扇形区域图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达扇形区域进行绘制；

步骤4，生成雷达点迹信息图层作为第三图层，该图层用于显示雷达点迹信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达点迹图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达点迹进行绘制；

步骤5，生成雷达航迹信息图层作为第四图层，该图层用于显示雷达航迹信息；雷达航迹图元为图元集合，由雷达航迹点图元、航迹线图元和航迹类型图元构成；上述三种图元分别基于QGraphicsItem类的创建，并重载boundingRect函数和paint函数，完成对三种图元的绘制；

步骤6，生成雷达目标属性信息图层作为第五图层，该图层用于显示雷达目标属性信息；创建基于QGraphicsItem类的子类，重载boundingRect函数，对雷达目标属性图元的大小进行设定；重载paint函数，对雷达目标属性进行绘制；

步骤7，根据雷达设备的站址信息以及雷达探测的目标位置信息，基于QT图形化框架的场景—视图的位置关系，实现经纬度坐标到场景坐标的转化，分别计算各个图层的场景坐标信息，然后将所有图层匹配叠加，使所有图层在综合态势显示窗口展示。

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