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复杂电磁环境仿真中态势可视化技术研究

作 者: 袁新恩
导 师: 李蔚清
学 校: 南京理工大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 可视化 地物分类 雷达组网 电磁环境 体素化
分类号: O441
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


计算机技术的飞速发展,可视化技术也得到了较大的发展,并广泛应用在各个领域。在复杂电磁环境仿真中引入可视化技术是虚拟环境仿真研究中的一个热点。在复杂电磁环境仿真中应用可视化技术,直观、灵活、逼真地展示仿真系统中的电磁态势,具有重要的现实意义。本文的主要工作内容包括:1、基于GIS相关理论,实现了复杂电磁环境仿真态势的二维与三维可视化,构建了基于DEM的大范围虚拟地理环境,建立地形数据组织模型和多分辨率纹理模型;实现了二维态势编辑。2、研究了影像传统分类方法ISODATA的基本思想及算法流程,采用ERDAS IMAGINE软件对影像进行分类处理;分析了传统ISODATA聚类算法的不足,在聚类中心和颜色空间权重两个方面提出了改进方法并进行了检验。3、针对复杂电磁环境可视化仿真,本文对雷达探测范围三维可视化技术进行了探索。研究了基于抛物方程的雷达探测范围模型,提出了用几何光学方法来近似仿真地形遮挡条件下雷达探测范围,并设计了一种地形遮蔽盲区的快速计算方法,实现了复杂地形影响下雷达探测范围的快速计算。4、研究了雷达组网探测范围快速体素化方法,对雷达组网探测范围进行了可视化。设计了基于八叉树的体素化方法和基于几何空间约束的种子选取方法,较好地实现了雷达组网探测范围可视化效果。5、在复杂电磁环境可视化研究成果基础上,对复杂电磁环境态势可视化系统进行了具体的方案设计。重点介绍了目标航迹生成、二三维态势可视化和雷达网效能评估实现情况。为雷达组网决策提供了可视化仿真工具。本文的研究成果在复杂电磁环境态势可视化系统中得到了应用和验证。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
图表目录  9-11
1 绪论  11-16
  1.1 论文的研究背景  11
  1.2 国内外研究现状及分析  11-14
    1.2.1 地物聚类算法研究  11-12
    1.2.2 二维态势可视化技术研究  12-13
    1.2.3 电磁态势三维可视化技术研究  13-14
    1.2.4 雷达网探测范围体素化技术研究  14
  1.3 本论文的研究内容和结构框架  14-16
2 面向电磁仿真的虚拟环境  16-34
  2.1 概述  16
  2.2 三维地理环境的构建  16-25
    2.2.1 数据来源  16-17
    2.2.2 数字高程模型DEM  17-20
    2.2.3 多分辨率地形模型的构建  20-21
    2.2.4 影像数据处理  21-24
    2.2.5 多分辨率纹理模型的构建  24
    2.2.6 地理环境实现效果  24-25
  2.3 二维态势编辑  25-33
    2.3.1 数据格式组织  26-27
    2.3.2 矢量图和栅格图一体化  27-29
    2.3.3 数据源处理  29-30
    2.3.4 二维态势显示及编辑  30-33
  2.4 本章小结  33-34
3 地杂波仿真中的地物影像分类  34-45
  3.1 影像传统分类方法  34-38
    3.1.1 K-均值聚类  35-36
    3.1.2 ISODATA分类  36-38
  3.2 ERDAS IMAGINE在影像分类中的应用及试验  38-40
  3.3 改进的ISODATA地物影像聚类  40-43
    3.3.1 ISODATA聚类方法的不足  40-41
    3.3.2 改进的ISODATA聚类算法步骤  41-42
    3.3.3 实验结果  42-43
  3.4 实验结果分析  43-44
  3.5 本章小结  44-45
4 雷达作用范围可视化  45-56
  4.1 雷达探测相关知识  45-46
  4.2 环境影响因素  46-49
    4.2.1 大气吸收衰减  46-47
    4.2.2 雷达作用范围及其实现  47-49
  4.3 雷达遮蔽盲区计算  49-55
    4.3.1 地形遮挡影响下雷达作用范围一般处理方法  49-52
    4.3.2 地形遮挡影响下雷达作用范围快速求解  52-53
    4.3.3 实验结果实现与分析  53-55
  4.4 本章小结  55-56
5 雷达组网探测范围体素化  56-67
  5.1 概述  56
  5.2 构造八叉树  56-60
    5.2.1 数据预处理  56-57
    5.2.2 八叉树空间剖分  57
    5.2.3 八叉树编码方法  57
    5.2.4 在八叉树中寻找邻接节点  57-60
  5.3 基于几何空间约束的种子选取法  60-64
  5.4 体素化结果展示  64-66
  5.5 本章小结  66-67
6 复杂电磁环境仿真中态势可视化系统设计与实现  67-74
  6.1 系统总体设计  67-68
    6.1.1 系统组成  67-68
    6.1.2 数据通信与处理  68
    6.1.3 数据库建立  68
  6.2 态势可视化实现  68-73
    6.2.1 目标航迹生成  69-70
    6.2.2 二三维态势可视化  70-71
    6.2.3 雷达网效能评估  71-73
  6.3 本章小结  73-74
总结和展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 电磁学、电动力学 > 电磁学
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