[发明专利]一种用于航海模拟器仿真的雷达模拟数据合并方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机数据处理与航海仿真应用领域，具体涉及了一种用于航海模拟器仿真的雷达模拟数据自动提取、处理与合并方法。

背景技术

国际海事组织(IMO)在其颁布的《1972年国际海上避碰规则》规定了正确使用雷达和进行雷达标绘的具体要求。在传统航海培训中，学员在校仅学习理论，实际动手经验只有通过随船实习时才能获得，这种培训方式周期长，费用高。近年来航海模拟器发展迅速，相比传统培训方式有很大的优势。IMO在《海员培训、发证和值班标准国际公约》马尼拉修正案中新增了对航海模拟器的具体要求：第B-I/12节要求对照其他航标对雷达精度进行核对，第B－I/12第17段中要求比较海图上的岸形和雷达显示的岸形，第B－I/12第34段中要求对关键回波准确识别。

随着航海仿真技术和计算机技术的发展，航海模拟器已经能够真实地模拟船用雷达图像。首先从S-57标准电子海图提取雷达模拟数据，包括岸线数据和灯浮数据，再由航海模拟器读取生成雷达模拟图像，但是在目前的实际应用中，航海模拟器一次只能读取一份雷达模拟数据，这就造成了以下两个问题：

1、模拟船位驶离当前读取的雷达模拟数据的海图范围，会失去雷达模拟图像。

2、如果读取一份范围较大的小比例尺海图中的雷达模拟数据，雷达模拟图像的精度不满足航行要求。

为了满足一次模拟航行的需求，需要对航行过程中涉及到的不同比例尺海图中的雷达模拟数据进行合并，相关学者在地理信息系统(GIS)领域对相同比例尺的数字地图中的等高线合并做了相关研究，但是并不适用于航海模拟器中来自不同比例尺的海图的雷达模拟数据合并，主要有以下问题：

1、船舶在航行时，在不同区域采用不同比例尺、不同航海用途的海图，由于原始数据量太大，需要对航行过程中涉及到的不同比例尺的海图进行筛选，保证雷达模拟数据的精度和范围。

2、相关领域的算法目前不能有效区分海图岸线和因海图分幅产生的边界线。

3、相关领域中对多幅海图合并时生成的多边形裁剪算法太复杂，进而影响下一幅海图与其合并。

4、海图一般按航线规划，自由分幅，相邻海图之间的叠幅区域中的岸线数据重复，且不同比例尺海图的精度不一致。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种用于航海模拟器仿真的雷达模拟数据合并方法，实现航海模拟器中雷达模拟数据的自动合并，在保证雷达模拟图像的精度的同时生成足够大小范围的雷达模拟数据。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于航海模拟器仿真的雷达模拟数据合并方法，包括以下步骤：

A、筛选

根据本次航行区域主要范围确定若干参考点，对航行时涉及到的不同比例尺海图根据其航海用途和与参考点的距离进行筛选。

B、分割

对每幅海图中的雷达模拟数据设置裁剪缓冲区，裁剪缓冲区的大小由海图内雷达模拟数据的分布范围确定，经过对多张海图中雷达模拟数据的前向角度统计，得到岸线和因海图分幅产生的边界线的不同的特征规律，据此裁剪雷达模拟数据。

C、排序

裁剪后的海图按以下两种原则排序：不同比例尺的海图按比例尺由小到大排序；相同比例尺的海图按海图图幅减去海图内裁剪缓冲区后的剩余图幅范围由小到大排序。

D、去重

按顺序对相邻海图间的叠幅区域的冗余数据进行筛选，只保留该位置最大比例尺的雷达模拟数据，删除其他小比例尺的雷达模拟数据。

E、合并

合并去重后的雷达模拟数据，并通过对海图空间拓扑关系的分析，对合并后的多边形填补空白形成矩形构造新的图幅。

F、接边

对合并后的雷达模拟数据中来自不同比例尺海图的岸线进行接边处理，若接边雷达模拟岸线和待接边雷达模拟岸线比例尺相同，使用直接接边法；若接边雷达模拟岸线和待接边雷达模拟岸线比例尺不相同，使用单侧衰减接边法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明依据航行区域参考点和海图航海用途筛选了航行时涉及到的海图，在保证雷达模拟数据精度的前提下，大大减少了雷达模拟数据的数据量。

2、由于本发明统计了雷达模拟数据中前向角度的特征规律，据此区分岸线和因海图分幅产生的分界线，消除了海图分幅制作对雷达模拟数据精度的影响。

3、由于本发明对待合并的海图进行排序，优先保留叠幅区域中大比例尺雷达模拟数据，保证了雷达模拟数据的精度。