[发明专利]多谱段合成环境模拟系统

权利要求书

1.多谱段合成环境模拟系统，其特征在于：包括合成环境建模与计算单元、合成环境数据Sedris标准化单元以及合成环境渲染及可视化单元；

合成环境建模与计算单元根据待仿真任务完成大气、场景和目标红外和电磁特性的建模，即建立大气模型、场景和目标的红外特性模型、场景和目标的电磁特性模型、红外特效模型；对建立的场景和目标的红外特性模型进行大气热传输效应计算以及场景和目标热辐射计算，得到不同谱段下的红外辐射数据；对红外特效模型进行场景特效散射以及辐射特性计算，得到不同谱段下的红外特效数据；对建立的场景和目标的电磁特性模型进行电磁传播特性计算和目标电磁反射特性计算，得到不同谱段下的电磁数据以及目标电磁特性数据；读取大气模型生成的不同高度下的大气数据，将不同谱段下的红外辐射数据和特效数据、电磁数据、目标电磁特性数据以及不同高度下的大气数据统称为合成环境数据发送至合成环境数据Sedris标准化单元；

合成环境数据Sedris标准化单元将接收多谱段合成环境建模与计算单元发送来的合成环境数据，根据SEDRIS标准，对合成环境数据进行转换，转换完成后存入Sedris合成环境数据库中；

合成环境渲染及可视化单元从Sedris合成环境数据库中读取当前仿真任务下Sedris标准格式的合成环境数据，利用动态加载技术根据仿真推进过程逐步将合成环境数据加载到可视化场景中，并对加载后的可视化场景进行渲染。

2.根据权利要求1所述的多谱段合成环境模拟系统，其特征在于：所述的合成环境建模与计算单元包括材质分类子模块、红外特性计算模块、电磁特性计算模块、大气数据生成模块和粒子特效模块；

材质分类子模块对获取的场景和目标卫星影像图或者航拍图像或者目标纹理贴图按照材质属性进行分类，针对不同的分类，生成不同的材质编码文件（MCM）和材质系统文件（.ms）作为场景和目标的红外特性模型；同时根据目标体的CAD几何模型和场景模型，将目标体和场景上具有相同材质的区域进行划分；将不同区域的电磁材质信息汇总为相对应的电磁特性文件作为场景和目标的电磁特性模型；

粒子特效模块根据仿真需求对粒子特性参数进行设置，生成红外特效模型；

大气数据生成模块获取NRLMSISE-00三维参考大气模型中的大气源数据，将大气源数据进行时间和坐标系的转换得到以经纬度为单位的不同高度下的大气数据；

红外特性计算模块根据不同的材质编码文件（MCM）和材质系统文件（.ms）以及获取的大气辐射衰减因子，得到不同谱段下的红外辐射数据；同时根据红外特效模型生成不同谱段下的红外特效数据；

电磁特性计算模块根据待仿真环境，配置电磁设备的设备位置、设备用频、设备功率、设备开关机时间、设备移动轨迹信息以及场景地形信息，生成一个XML配置文件，结合上述不同区域的电磁特性文件，生成不同谱段下的电磁数据；同时配置电磁设备的设备位置、设备功率以及设备与目标的距离结合目标的CAD三维模型生成目标特性XML配置文件，进而生成目标雷达反射面积即目标电磁特性数据。

3.根据权利要求1所述的多谱段合成环境模拟系统，其特征在于：所述合成环境数据Sedris标准化单元对合成环境数据进行转换的步骤如下：

（1）依据SEDRIS标准中的表示模型（DRM），对接收的合成环境数据进行重新组合；

（2）利用空间参考模型（SRM）定义环境对象的参考坐标，对步骤（1）组合后的合成环境数据转换到上述参考坐标系下；

（3）使用环境数据编码规范（EDCS）描述步骤（2）处理后合成环境数据中的红外辐射数据和特效数据、电磁数据以及大气数据的属性；

（4）将步骤（3）处理后的数据保存为STF格式文件。

4.根据权利要求1所述的多谱段合成环境模拟系统，其特征在于：所述合成环境渲染及可视化单元利用动态加载技术根据仿真推进过程逐步将合成环境数据加载到可视化场景中实现步骤如下：

（1）下载高精度的卫星地理信息数据，将合成环境数据以及下载的卫星地理信息数据库按照仿真过程将不同场景下的数据存储到计算机硬盘，得到多个独立的数据包；

（2）仿真开始时，将计算机硬盘中的所有数据包一次性加载到内存中；

（3）随着仿真的推进和场景的变化，逐步将内存中的相应数据包加载到可视化场景中。

5.根据权利要求1所述的多谱段合成环境模拟系统，其特征在于：所述的渲染包括红外和电磁渲染两部分；

其中，红外渲染过程如下：

（1）确定灰度等级数值；

（2）将加载的合成环境数据中的红外辐射数据与灰度等级数值进行比例运算，得到不同红外辐射数据对应的灰度值；

（3）根据上述灰度值，生成灰度图，即完成场景和目标的红外图像和红外特效的可视化；

电磁渲染过程如下：

第一步，针对不同的电磁强度设置不同的颜色；

第二步，根据加载的合成环境数据中的电磁数据，在加载的可视化场景中加载相应的颜色。