船舶导航雷达模拟器回波图像三维建模的研究

论文摘要

船舶导航雷达模拟器自应用以来,不仅在航海培训中大大提高了船员的船舶导航避碰能力,而且节省了大量的人力、物力、财力,在航海教育事业中发挥了极其重要的作用。但是随着航海事业的不断向前发展,广大用户对模拟器性能的要求也越来越高,STCW公约修正案也对船舶导航雷达模拟器提出了明确的使用标准。伴随着电子数字计算机的发展,系统建模与仿真技术被应用于国民经济以及国防事业等各个领域,已经成为科学研究实验的主要技术手段。在雷达模拟器中,虽然系统建模与仿真技术已经得到了逐步的应用,但在回波图像的模拟方面并没有很大的发展。本文应用系统建模与仿真技术模拟雷达回波图像,以期得到更好的仿真图像,获得更好的仿真效果。本文的主要工作包括以下几个方面：第一,通过对系统建模与仿真技术的学习和研究,找出雷达模拟器中回波图像的建模方法与仿真手段。第二,三维空间中电磁波回波强度数学模型的建立。真实雷达回波图像的显示与雷达电磁波特性有关,也与雷达目标特性有关。根据微波传播特性构建合理的电磁波回波强度数学模型,并依据雷达目标特性建立目标的回波强度三维数学模型。第三,通过建立电磁波和目标的回波强度三维数学模型,利用相关算法在船舶导航雷达模拟器中生成目标的回波图像。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状及本课题的提出
• 1.3 课题的主要工作
• 1.4 论文的组织与安排
• 第2章 现代系统建模与仿真技术
• 2.1 系统的概念以及分类
• 2.2 模型概念及分类
• 2.2.1 模型的概念以及性质
• 2.2.2 模型的分类
• 2.3 数学模型及其建立过程
• 2.3.1 数学模型的定义和一般描述
• 2.3.2 数学建模及其过程
• 2.4 模型研究与计算机仿真
• 2.4.1 模型研究与计算机仿真
• 2.4.2 计算机仿真技术发展的几个方面
• 2.4.3 系统的仿真步骤
• 2.5 本章小结
• 第3章 雷达环境与电磁波传播特性
• 3.1 雷达环境
• 3.1.1 地面、海面的媒质特性
• 3.1.2 地面、海面的传播衰减
• 3.2 雷达电磁波传播特性
• 3.2.1 表面粗糙度对电磁波反射的影响
• 3.2.2 几种地形地物的散射特性以及模型
• 3.2.3 电磁波绕射
• 3.3 本章小结
• 第4章 雷达环境与电磁波回波强度三维数学模型
• 4.1 雷达方程
• 4.1.1 雷达方程
• 4.1.2 目标雷达横截面积
• 4.2 雷达截面积的起伏模型
• 4.2.1 雷达横截面积的起伏
• 4.2.2 Swerling目标模型
• 4.2.3 现代目标模型
• 4.3 雷达电磁波的回波强度数学模型
• 4.4 陆地和雨雪的回波强度三维数学模型
• 4.4.1 陆地的回波强度三维数学模型
• 4.4.2 雨雪的回波强度三维数学模型
• 4.4.3 雷达噪声
• 4.5 本章小结
• 第5章 船舶导航雷达器中回波图像的生成算法
• 5.1 三维地形数据的获取
• 5.2 陆地回波图像的生成算法
• 5.3 陆地回波图像的边缘效果处理算法
• 5.4 雨雪回波图像的生成算法
• 5.5 本章小结
• 第6章 程序的实现与仿真结果
• 6.1 OpenGL与Visual C++
• 6.2 OpenGL介绍
• 6.2.1 OpenGL语言
• 6.2.2 OpenGL工作方式
• 6.2.3 OpenGL绘制过程
• 6.2.4 编写OpenGL应用程序的步骤
• 6.3 仿真结果
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 文章总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历