[发明专利]机载雷达三维运动场景显示方法

说明书

本发明涉及一种机载雷达三维运动场景显示方法，主要解决现有三维运动场景显示设备存在的问题。其方法是：首先构造数字高程模型，再构造天空模型并旋转；对接收的雷达回波数据进行滤波后填充到数字高程模型中；计算数字高程模型中非参考平面点的坡度并根据坡度并完成地面纹理映射；对连通性判别后识别的点目标和线目标进行重构并绘制三维场景的水平侧视图和垂直俯视图；接收飞机状态信息并根据状态信息在三维场景中叠加数字仪表；随飞机运动重新获取雷达回波数据并对显示画面实时更新，完成三维运动场景的动态显示。本发明能真实的还原飞机前方障碍物信息，显示效果逼真，可用于高分辨率机载雷达。

技术领域

本发明属于雷达显示领域，特别是一种根据雷达回波数据空间坐标完成三维运动场景显示的方法，可用于高分辨率机载雷达。

背景技术

机载雷达三维运动场景显示方法，可以完成飞机前方雷达扫描范围内地形地貌的实时重构和显示，为飞行员提供直观的障碍物信息，保障飞机飞行安全，同时能够完成一定区域的地形测绘。

随着计算机显示技术的发展，基于计算机显示技术的三维场景重构技术已广泛应用于游戏、虚拟现实等方面，但由于雷达技术的限制，传统的机载雷达天线扫描速度和分辨率较低，无法对飞机前方地形地貌进行有效的探测、扫描和显示。随着现代雷达技术的发展，机载雷达扫描速度和分辨率也不断提高，出现了一些具备高分辨率能力的机载雷达，如合成孔径雷达等，该类型雷达能在短时间完成飞机前方一定范围内的障碍物的空间立体扫描，回波由接收天线接收经数字信号处理算法处理，得到一组飞机前方障碍物空间立体分布数据，经三维场景显示重构技术处理后形成一帧三维场景显示画面进行显示。该三维场景显示画面随飞机运动姿态不断刷新变化，最终完成三维运动场景的动态显示。

现有的机载雷达显示方法显示画面多为二维，无法直观的反应飞机前方地形地貌的高度信息，威胁飞机飞行安全，也无法完成地形地貌的测绘。部分机载雷达显示方法虽具备三维显示能力，但为减少显示设备尺寸和重量，保障显示画面的实时性，普遍存在四方面的缺点：一是没有图形硬件，无法对三维显示画面进行硬件加速；二是采用不同高程地形单调着色方式进行渲染，渲染立体效果较弱；三是没有三维天空模型或通过将显示背景清除色设置为蓝色来简单模拟天空，该显示方法无法模拟现实天气变化，真实性较差；四是无法在三维运动场景中有效区分地形数据和点目标或线目标等数据，也不能对点目标和线目标进行模型重构和防撞告警，如对铁塔、电力线等均不能进行模型重构和防撞告警。

因此如何解决机载雷达显示方法三维运动场景显示问题是高分辨率机载雷达设计过程中急需解决的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种机载雷达三维运动场景显示方法，以通过对雷达回波数据的处理，生成逼真三维运动场景，同时模拟现实天气变化，对场景中的点目标和线目标进行模型重构和显示告警。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

1)根据机载雷达天线的扫描角度步进、扫描角度范围和雷达最大探测距离构建三维场景数字高程模型，初始化雷达回波数据并生成参考平面；

2)根据雷达最大探测距离构建三维天空模型并覆盖参考平面，通过旋转模拟天空；

3)接收雷达回波数据,并通过连通性判别识别出其中的地形数据、点目标数据和线目标数据，对地形数据进行平滑处理，并分离出地形数据中的非参考平面点，再用这些非参考平面点对三维场景数字高程模型中对应点的高程数据进行填充；

4)计算三维场景数字高程模型中每个非参考平面点的坡度，并根据坡度设置该点的颜色材料属性值，利用该颜色材料属性值和地面纹理贴图完成三维场景数字高程模型的地面纹理映射，生成有明暗变化的三维地形画面；