基于双尺度海谱的动态海面场景仿真建模分析

针对典型复杂环境下动态海面目标场景,采用双尺度海谱用于风驱海面的建模构建公里级别复杂场景电磁仿真模型,研究面向体-面复合结构的自适应弹跳射线法,结合区域分解和并行加速技术实现典型目标及地物环境的耦合电磁散射特性分析,形成公里级别复杂场景多维复合散射特性仿真能力,实现大场景复杂环境与目标一体化模型的高效电磁散射计算与分析。通过测量海面邮轮在实际海面背景下的电磁散射特性,进行验证,为复杂海面背景下大尺度目标的动态场景生成和目标特性研究提供重要支撑作用。

海浪谱法模拟海面场景仿真参数选取准则

为提升海面场景模拟的物理真实感,本文探讨了仿真参数对海洋粗糙面模拟精确性的影响,并建立了海表模拟中仿真参数的选取准则。依据海浪谱和随机过程统计理论,采用自相关函数研究了海面相关长度随风速变化规律。通过建立海浪蒙特卡罗仿真模型,结合随机粗糙面误差分析,提出了不同风速条件下海面场景仿真参数的选取准则。研究表明:将海表模拟的采样间隔限定在顺风向相关长度的0.1~0.5倍,可显著提高海面场景模拟的精确度;而当海面仿真参数超出上述范围时,可能导致海面场景模拟失真,进而影响其视觉真实感。本文所提出的仿真参数选取标准可为开发航海模拟器提供技术支撑。

海面场景中弱目标的提取

讨论了在低对比度、强干扰的情况下 ,对弱目标的提取和跟踪方法 ,设计了独特的空域采样器 ,进而提出了一种在实际系统上可实时实现的分割算法 ,最后给出了实际外场实验中的处理结果 。

基于GPU的海面场景动态光影渲染研究

针对已有光影技术在海洋虚拟现实场景领域应用不足,文中从海洋虚拟场景构造及海面光影动态渲染两部分,实现了海面及其周边环境不同时刻的光线明暗模拟。利用GPU的可编程绘制流水线,采用CG编程语言,将OpenGL光照模型计算、ShadowMap算法及PCF算法应用到场景中,实现多类型光源下的全天候24小时海面场景光影动态渲染。实验结果表明,该研究适用于动态海面的真实感绘制,海面光影渲染效果真实且具有良好的交互性、动态性,可广泛应用于海洋虚拟现实领域。

宽带相控阵雷达海面场景散射回波模拟方法研究

针对射频仿真中宽带相控阵雷达海面场景散射回波快速、精确模拟的难点问题,有效结合时域近似方法和频域分析变换方法,提出基于时域近似—频域变换混合的海面场景散射回波快速计算方法,利用频域分析方法对海上目标/干扰进行精细化散射回波模拟,采用时域近似方法对大面积海杂波背景进行快速回波计算,通过矢量合成,模拟生成宽带相控阵雷达海面目标/干扰场景回波信号。仿真测试结果验证了该方法的有效性,表明该方法既可保证目标及干扰模拟的精确性,又可保证大场景回波模拟的快速性。

基于GPU的海面场景SAR回波仿真

通过计算机仿真海平面场景SAR回波间接得到SAR图像是当前SAR领域的研究热点。传统的基于CPU的仿真算法难以满足大场景,高实时性的海面回波生成需求,针对于此,提出了一种基于GPU的高性能海面场景SAR回波仿真方法。该方法采用基于时序的海面场景回波仿真模型,并且结合GPU通用计算平台,将算法的核心部分移植到GPU上进行并行计算。实验结果表明,该方法与传统算法相比在效率上有显著的提升,而且仿真得到的回波可以为后续的研究提供准确的仿真数据。

基于压缩感知的SAR海面场景目标数据压缩与重构方法

针对海面场景目标SAR的海量数据压缩与重构问题,提出利用一种新的数据压缩与重构理论——压缩感知理论来完成。首先构造随机高斯噪声观测矩阵对原始回波数据进行降维处理以达到大幅压缩的目的,然后利用平滑L0算法重构原始回波信号,在此基础上,利用传统的频率变标SAR成像算法进行成像。仿真结果证明了该方法的有效性。

海面复杂红外场景仿真系统

针对红外成像反舰导弹导引头视景的仿真问题,建立了海面复杂红外场景计算机仿真生成系统。对于视景的空间参数,首先给出仿真在用于描述空间关系的坐标系的定义以及它们之间的关系,然后分别分析了物体和背景的空间参数解算策略;对于场景的红外特性,从各个物体的红外特性、海面背景红外特性以及大气红外特性三个方面进行讨论。最后,给出整个仿真系统的运行流程。实验表明,该仿真系统能够有效的实现海面复杂场景的仿真,可以用于与红外成像反舰导弹相关的仿真研究中。

红外偏振成像系统性能评估模型

红外偏振成像系统快速发展且应用广泛,但评估其性能的成像系统性能模型发展不足。迫切需要能够与先进的偏振成像系统相匹配的性能模型。利用深度学习网络的训练过程与人脑提取认知信息过程的相似性,本文首次将深度学习方法引入系统性能模型领域,提出了一种基于二维图像的可自动评估系统性能的红外偏振成像系统性能模型。该模型主要包含两个主要模块:退化模块、性能感知模块。在评估一个新的系统时,需要输入高质量的原始图像,并根据系统的硬件参数量身定制成像系统退化模块,退化完成后输入性能感知模块,从而得到最终的目标获取性能。为验证模型有效性,本文基于红外辐射理论自建了面向海面场景的红外偏振数据集,训练网络并进行测试。应用该模型对红外偏振成像系统的性能进行评估,评估结果与主观感知具有较好的一致性。

海面舰船SAR成像全动态模拟研究综述

开展海面舰船合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像模拟具有重要的军事应用价值。为解决模拟的逼真性问题,从模拟方法、场景构建、动态考虑等方面介绍了海面舰船SAR成像模拟的国内外研究概况,总结了全动态场景构建与实时性解决方法这两大实现全动态模拟的关键技术,指出目前国内外对于海面舰船SAR成像全动态模拟的研究基本处于空白,关键在于全动态场景构建与实时性实现,相关工作基础较好。最后对下一步研究工作进行了展望。

近岸水域的波浪与水面仿真

近岸水域由于受地形的影响,其波动呈现出与地形等高线垂直的趋势.已有的海面仿真与绘制算法未能实现近岸水域的逼真模拟.文中通过对方向频率谱模型的分析,提出了波浪方向分布函数的分解模型;在已有的基于多分辨率网格和噪声分形面的海面仿真算法框架下,实现了深海水域到近岸水域的过渡以及近岸水域的模拟.实验表明,该方法适合大规模自然场景应用中的水域仿真,其绘制效果逼真性好,绘制速度较快(50FPS以上),能满足交互式应用的需求.