一種適用于多平臺雷達的地物回波快速生成算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于多平臺雷達的地物回波快速生成算 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地物回波是雷達顯示的重要數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的雷達實裝或模擬訓練設備地物產(chǎn)生方法 生成的地物回波存在不能隨雷達平臺運動而變化，回波強度逼真度不高，產(chǎn)生回波的地域 受限等問題，嚴重影響了雷達操作人員能力的提升，也使雷達實裝或模擬訓練設備的適用 性大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 現(xiàn)有技術(shù)難以滿足人們的生產(chǎn)生活需要，針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種適 用于多平臺雷達的地物回波快速生成算法，基于地理高程數(shù)據(jù)，當迎著雷達波束的照射有 坡面時，就會有回波，坡度越大、坡的面積越大，回波越強。由于地理信息系統(tǒng)給出的是地理 方格坐標，坡度信息是相對于雷達波束照射方向的，因此，首先需要將地理方格上的高度信 息及坐標變換，變換成相對于雷達的極坐標，然后再在相對于雷達的射線上計算波度，根據(jù) 坡度再計算雷達反射面積，進而計算出回波強度。最后，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出基礎地物回波真實 數(shù)據(jù)，用計算的強度調(diào)制該數(shù)據(jù)并拼接成最終區(qū)域地物回波，送給雷達進行顯示。
[0004] 為實現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于多平臺雷達的地物回 波快速生成算法：包括步驟一，高程信息的坐標轉(zhuǎn)換；步驟二，相對雷達波束的坡度計算； 步驟三，地物雜波強度計算步驟；步驟四，地物顯示步驟；
[0005] S1.在步驟一中：將電子地圖高程數(shù)據(jù)由直角坐標系轉(zhuǎn)換到極坐標系：將電子地 圖高程數(shù)據(jù)以平臺當前位置為中心，取aXa個數(shù)據(jù)點參與坐標變換，變換成極坐標的方位 角共計a/4個，距離單元為a/2個，坐標變換按照下式計算：
[0006]
[0007]
[0008] 其中ΛX和Λy為待變換的地理方格點相對于平臺當前位置的坐標差；
[0009] S2.在步驟二中，計算極坐標系下的高程數(shù)據(jù)相對雷達波束的坡度：將每個距離 位置處的高程數(shù)據(jù)變換成坡度數(shù)據(jù)，每個距離位置的坡度即是該距離處地面相對于水平面 的夾角，對每個方位上的所有距離單元都需要計算其坡度值；其中，對一個方位的計算為： 高程小于等于0的坡度為0 ;在視距外的地物坡度為0 ;被前面的地物遮擋的地物坡度為0， 坡度計算公式為：
[0010]
[0011] 其中，Λh為相鄰的兩個距離單元的高程差，Λr為相鄰的兩個距離單元的距離；
[0012] S3.在步驟三中，根據(jù)所述坡度計算地物回坡強度；'其中巧=匕尸4< ' Gp為坡度位置回波信號經(jīng)過前端的各級功率放大增益，Ls為發(fā)射支路和接收支路的損耗，
〃Pt為雷達發(fā)射的脈沖峰值功率，G為天線最大增益，λ為雷達中心工作波 長，。為坡度雷達截面積，R為坡度相對于雷達的距離，? = 〇〇Α，Α=^·即,Δ/?R為坡度位 2 置與雷達間的距離，θa為雷達波束的水平寬度角，Λh為該坡度位置處兩個距離單元的高 程差；F為傳播因子，La為大氣衰減因子。
[0013]S4.在步驟四中，采用極坐標方式計算不同坡度位置的回波強度，將極坐標下不同 位置的回波強度映射成顯示屏幕直角坐標下對應位置的灰度值，不同灰度值再進一步量化 成對應的顏色，以此來顯示地物回波。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該適用于多平臺雷達的地物回波快速生 成算法，利用地理高程信息，通過相關(guān)算法快速計算出所需的雷達地物回波用于地物顯示， 能夠適用于艦載、岸基等多平臺雷達，可用于雷達實裝或模擬訓練設備中，使雷達實裝訓練 裝置快速產(chǎn)生逼真的并能被實裝識別的地物回波，同時也可使雷達模擬訓練設備自身生成 出與實際一致的地物回波。在顯示區(qū)域范圍、顯示逼真度、顯示快速度等方面與傳統(tǒng)方法相 比有明顯的提升。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的高程信息由直角坐標變換到極坐標示意圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明的高程信息坐標變換流程圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明的高程變成程坡度的示意圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明的坐標轉(zhuǎn)換示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020] 請參閱說明書附圖1~4,本發(fā)明實施例中，一種適用于多平臺雷達的地物回波快 速生成算法：包括步驟一，高程信息的坐標轉(zhuǎn)換；步驟二，相對雷達波束的坡度計算；步驟 三，地物雜波強度計算步驟；步驟四，地物顯示步驟；
[0021] (一）高程信息的坐標轉(zhuǎn)換
[0022] 為了減少運算量，考慮到地物雜波不需要很高的分辨率，這里首先將電子地圖高 程數(shù)據(jù)的分辨率降低一倍，以平臺當前位置為中心，經(jīng)煒度各變換a/2個點，也就是說參與 坐標變換的點為aXa。變換成極坐標的方位角共計a/4個，距離單元確定為a/2個。坐標 變換按照下式計算：
[0023]
[0024]
[0025] 其中ΛX和Λy為待變換的地理方格點相對于平臺當前位置的坐標差。在變換 時，為了避免頻繁計算（1)和（2)式，須采用查表法進行計算。即事先計算好所有a個ΛX 和a個Λy對應的距離和方位結(jié)果，并將此結(jié)果量化成a/2個距離單元和a/4個方位單元。 當對某一地理方格進行坐標變換時，首先計算該點相對于平臺的ΛX和Λy，然后由ΛX和 Λy的值直接查表，即可得到對應的方位和距離值，將該點的高程數(shù)據(jù)放入此方位、距離單 元，就完成了坐標變換。直角坐標到極坐標的變換如圖1所示。
[0026] 編程時，可以先建立一個文件，存放的是aXa個由（1)、（2)計算的結(jié)果，對應的經(jīng) 度和煒度分辨率是高程數(shù)據(jù)分辨率的兩倍。程序初始化時，先將該文件數(shù)據(jù)調(diào)入一個全局 變量二維數(shù)組，該數(shù)組稱為坐標變換表，行代表ΛX，列代表Λy，此二維數(shù)據(jù)留作查表進行 坐標變換。
[0027] 在具體進行坐標變換時，流程如圖2所示：
[0028]根據(jù)平臺的坐標（Xr，yr)，調(diào)取對應位置范圍的高程圖數(shù)據(jù)文件，并以便平臺位置 為中心，每隔一個點抽取一個高程數(shù)據(jù)，存放在一個aXa數(shù)組內(nèi)，然后開辟一個a/4Xa/2 的極坐標高程數(shù)組，a/4代表方位，a/2代表距離；
[0029] 取出高程數(shù)據(jù)內(nèi)的每個高程數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)組中的位置，計算Λχ= (i-(a/2_l))X分辨距離，Λy= (j-(a/2_l))X分辨距離，其中i，j:〇-(a-l)。根據(jù)計算 出的ΛX和Λy，查坐標變換表，得到對應的方位和距離，并將高程數(shù)據(jù)放入極坐標高程數(shù) 組中的對應單元。
[0030](二）相對雷達波束的坡度計算
[0031]需要開辟一個與極坐標高程數(shù)組相同的數(shù)組，作為極坐標坡度數(shù)組。坡度數(shù)組內(nèi) 的數(shù)據(jù)全部置0。參見圖3所示的雷達波束照射某一方位上的地物情況，為簡單起見，認為 雷達波束是水平的。此時，所有海平面的坡度為0,雷達處向遠距離搜索，凡是負斜率的地 方，由于波束照射不到，可以認為坡度為0。凡是被前一個高峰（高度小于前一個極大值的） 遮擋的地方，由于波束照射不到，可以認為坡度為0。另外，對每個高程數(shù)據(jù)還要計算其是否 會由于地球曲率已經(jīng)處于地平線以下了，如果在視距外，坡度也為0。變換后的坡度圖如圖 3所示。坡度計算的流程如下：
[0032] 高程數(shù)組與坡度數(shù)組完全對應，坡度計算是將每個距離處的高程數(shù)據(jù)變換成坡度 數(shù)據(jù)，某個距離位置的坡度即是該距離處地面相對于水平面的夾角。對每個方位上的所有 距離單元都需要計算其坡度值。以下流程是針對一個方位進行計算的?；驹瓌t是：高程 小于等于〇的即海平面的坡度為〇 ;在視距外的地物坡度為〇 ;被前面的地物遮擋的地物坡 度為〇(這一步實際上是隨距離變化的高程曲線的極大值，距離由近變遠的過程中，找出每 一個波峰值）。坡度計算公式如（3)式所示。
[0033]
(3)
[0034] 其中，Λh為相鄰的兩個距離單元的高程差，Λr相鄰距離單元代表的距離。
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