基于GIS的现场电磁环境效应态势生成技术研究

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科学、准确地表征电磁环境效应态势,是未来联合作战制胜的关键因素之一。为了使指挥员掌握电磁环境效应态势,本文基于GIS(Geographic Information System,地理信息系统)对现场电磁环境效应态势生成技术进行了研究。首先,采用Cesuim地理信息系统构建大范围三维虚拟地理环境。在此基础上,对电磁环境的可视化表征、雷达探测范围的三维可视化及航迹拟合进行了研究,研究内容如下:(1)提出一种改进的电磁环境可视化表征方法。采用球形规则网格模型对三维电磁空间进行划分,组织离散化的电磁环境数据,表征出地球表面曲率对电磁环境可视化的影响,相比采用直角坐标系下长方体网格模型离散化的电磁环境数据更加准确。改进传统的地形提取算法得到一种地形重用算法,节省查询地形高程数据的时间,提高了使用ITM模型计算采样点功率的效率。本文采用光线投射算法绘制电磁环境的体数据时,将传统立方体包围盒的上顶面和下顶面改进为曲面,得到一种弧顶体包围盒,减少了无效的重采样点,提高了绘制效率。依据计算得到的采样点电磁波功率,采用颜色和透明度,直观的表征电磁波功率的强弱。通过仿真试验实现了三个用频装备在区域内的电磁环境态势效果图。(2)研究了雷达探测范围的三维可视化表征。本文采用了基于雷达发射功率与天线方向图因子的数学模型,结合相应的方位角和俯仰角计算得到雷达在各个角度上的最大探测距离,从而确定采样点坐标。按照四边形图元的形式将采样点连接成规则网格形状,通过仿真实验可视化表征了无干扰条件下和存在单个干扰源情况下的三维雷达探测范围。(3)研究了三维场景中的航迹拟合。在实际作战中,电磁环境效应态势会随着用频装备的位移而变化,为了直观的展示该变化过程,首先需要对装备的航迹进行拟合。在三维地图上标注航迹控制点,采用了三次B样条算法,并增加辅助控制点对航迹曲线进行了拟合,提高了拟合精度,同时使得航迹曲线经过飞机的出发点和目标点,且出发点和目标点的切向量方向与飞机进入出发点和飞出目标点的速度方向相同。
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