基于Vega软件的SAR实时仿真技术

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。本文在分析SAR成像仿真机理的基础上,提出了一种利用视景仿真软件Vega进行SAR实时成像的仿真方法。利用软件平台VC＋＋、Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统,分析了影响机载SAR成像质量的各种参数,论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。     

基于传感信息的合成孔径雷达图像仿真系统

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率微波成像雷达,在军事侦察﹑地形测绘等领域发挥着重要作用.目前SAR仿真大多是对雷达成像算法及干扰对抗的仿真,而利用传感信息进行雷达可视化仿真的研究不多.为满足军事训练的需要,提高雷达分辨率和得到清晰测绘图像,建立了战场环境数据库的传感信息模型和半实物的SAR雷达仿真平台,利用Radarworks对真实地貌和军事目标的散射截面进行计算,逼真地仿真了SAR的传感器效果并解决了图像分辨能力偏低和测绘带过窄的问题.通过建立颜色空间模型实现了在复杂气象条件下SAR对强雷雨云回波的屏幕测绘,解决了军事训练中的难题.     

大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统设计

针对星载或机载高分辨率合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）实时成像后的大幅宽SAR图像舰船实时检测的应用需求，传统的基于FPGA+DSP的嵌入式系统很难同时实现SAR成像处理和基于人工智能技术的大幅宽SAR图像舰船实时检测，为此设计了一种基于3U VPX FPGA+GPU架构的大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统；提出了一种基于YOLOv5s的舰船检测模型，采用基于L2-范数稀疏性惩罚的缩放因子控制法进行轻量化，轻量化舰船检测模型的参数量减小了47.39%，计算量减少了18.67%，平均检测精度为0.968；将轻量化舰船检测模型应用于大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统，并针对典型的10 km×10 km的大幅宽图像应用场景，设计开发基于多线程技术和基于GPU的众核并行计算技术的大幅宽SAR图像嵌入式实时检测系统软件；通过公开的SAR数据集进行功能验证和性能评估，该系统能够满足不同分辨率的大幅宽SAR图像舰船实时检测需求。     

SAR成像仿真系统的研究与实现

针对目前国内SAR成像仿真研究的需要,分析了国外先进的SAR成像仿真系统框架原理,结合我国成像仿真系统的应用特点,提出了一种SAR成像仿真系统实现方法。基于Vega及其扩展模块radarworks,建立了SAR成像仿真系统,对散射图生成、纹理映射、仿真图像生成等关键技术进行了深入的研究,并给出了相应的解决方法。最后利用结构相似度方法对仿真输出的图像进行了质量分析与评价。实验结果表明了系统的有效性。     

地下洞室视景仿真系统关键技术研究与实现

研究了纹理映射、碰撞检测、模型动态调度技术、对象拾取等仿真关键技术,提出了可行的应用解决方案。基于Creator构建了地下洞室和洞室地表三维模型数据库,利用Vega建立虚拟场景并进行仿真驱动,结合VC++和Vega API编程技术完成了系统应用层设计和应用程序发布及一套地下洞室的视景仿真系统。     

飞行器RCS仿真建模方法研究

雷达散射截面RCS（Radar Cross Section）是基于平面波照射下目标各项同性散射的概念。飞行器RCS的仿真建模在飞行器的仿真过程中既是重点，也是难点。结合雷达模拟器研制过程中对飞行器雷达散射截面仿真建模的实际需求，在建立简化飞行器外形模型和六自由度运动姿态计算的基础上根据目标外形建模特点，将飞行器分解为机头、机身、机翼三种类型的散射体进行研究。针对各类部件的不同特性，综合运用了几何光学法、物理光学法和绕射理论计算飞行器RCS。这种理论建模方法简单，物理概念清晰，计算量不大，能满足仿真实时性要求。     

视景仿真实时显示技术的研究

视景模型实时显示与交互技术是目前分布式视景仿真研究的关键技术。以视景实时显示为目的，探讨了雾化技术、实例化技术、纹理映射技术、纹理裁减、场景模型分块、LOD（level of detail）等技术，重点研究了面向大场景仿真的实时显示问题，通过对各种视景仿真实时显示技术和场景显示调度算法的综合应用，实现了对三维大场景海量数据进行较为流畅的显示，满足了大场景实时显示帧率要求，并具有较好的显示精度和清晰度。     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影.以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Greator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示.对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础.     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影。以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Creator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示。对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础。     

基于广义包围盒的交互操作在Vega环境中的应用

介绍了视景仿真软件Vega所具备的场景基本操作功能，针对Vega在交互操作功能方面的不足，提出了一种广义包围盒。介绍了广义包围盒的实现原理，定义了包围盒的数据结构，给出了获取方法，然后基于Vega API，通过两种不同方法建立了场景模型广义包围盒。基于广义包围盒，对场景模型直接进行操作，从而实现了Vega虚拟场景中的模型拾取、碰撞检测等仿真交互操作。给出了模型拾取、碰撞检测的具体实现算法，并成功应用在一个视景仿真程序中。     

基于HLA技术框架和Vega的程序设计方法研究

分布式仿真系统的程序流程控制方法是仿真系统开发的关键。深入分析了HLA技术框架和Vega视景仿真的程序流程控制机制,基于Vega仿真应用和HLA联邦执行过程的程序结构,在多线程环境中利用面向对象分析与设计技术、数据库技术和Windows消息响应机制,提出了一种以Vega仿真循环为主、优先执行联邦成员功能的程序设计方法,充分满足了Vega视景仿真和联邦成员交互控制的功能需求,减小了系统程序设计和开发的难度,并保证了较好的运行效率。     

虚拟海战场中场景生成与实时显示技术研究

虚拟海战场的三维场景生成与实时显示是构成虚拟海战场视景仿真系统的重要部分，包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。以MultiGen Creator为建模平台，通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施；基于Vega仿真软件环境开发了海洋战场中的各种复杂场景特效，解决了非视觉物理量的可视化问题；利用Visual C＋＋开发了视景仿真程序。解决了视景驱动，自动视点切换及仿真记录回放等具体问题。仿真结果表明，该系统较好地满足了视景仿真实时性和逼真度的要求。     

基于电子海图的真实感航海雷达图像仿真方法

为了满足军事与商船航海雷达的仿真要求,提高雷达回波图像仿真的真实感,提出了一种基于扇形带状纹理融合模型的实时扫描仿真方法模拟高真实感的雷达回波图像。该方法以电子航海图(ENC)数据为雷达回波源数据,根据雷达回波形成机理,以扇形带状纹理融合算法替代传统基于像素单元的雷达图像仿真方法,实时生成雷达回波纹理数据,在此基础上,提出雷达回波信号处理仿真模型实现雷达基本功能,包括增益调节、海浪抑制与雨雪抑制等。经实验证明,该方法在雷达回波显示效率和效果上有了明显改善,为解决雷达与电子海图显示与信息系统（ECDIS）模拟提供有效的手段。     

无人机编队飞行视景仿真关键技术研究

针对真实无人机编队飞行实验成本及风险较高的问题,提出一种基于Vega的虚拟验证平台,以克服OpenGL等视景开发工具代码可移植性较差、执行效率较低等缺点。分析无人机编队飞行视景仿真的系统需求,采用Vega的三维模型驱动与MFC灵活控制相结合的方法,研究多机飞行中的协同机制、仿真数据通信、编队飞行的实时控制、显示、记录与回放等编队仿真技术。结果证明,该虚拟验证平台仿真度高、实时性好、可移植性强、数据传输可靠。     

基于Creator/Vega的虚拟场景设计与实现

阐述了基于Creator/Vega的虚拟场景仿真系统的设计过程.结合虚拟场景系统开发实例,从视景建模角度,详细分析了纹理贴图得几何尺寸和模型多边形数量,对系统运行性能的影响,并提出了利用纹理贴图、LOD和网格等建模技术提高系统运行性能的方法.在虚拟场景驱动中,实现了利用键盘、鼠标等一般输入输出设备,进行步行、鸟瞰等多种方式的漫游,增进了人机交互性能.为使系统支持立体显示,运用了Vega提供的立体显示技术.文中涉及的技术对其它虚拟场景仿真系统的开发具有重要参考价值.     

Vega中的传感器模块在红外成像仿真中的应用

针对红外成像制导系统仿真对红外场景的需求,提出一种基于Vega中传感器模块的红外成像仿真的方法。介绍红外成像仿真的原理及研究现状,阐述传感器模块的特点和功用。给出了红外图像实时生成系统的组成及工作流程,较为详细地阐述了红外成像仿真的流程,重点阐述了红外传感器仿真模块、传感器视效模拟模块在红外成像仿真中的应用并给出了仿真结果。实验证明,该方法能够满足实际任务对图像仿真逼真度和实时性的要求。     

Vega环境下汉字显示技术的实现方法

Vega作为一种优秀的视景仿真软件,在军事仿真、城市规划等很多领域应用广泛,但Vega只提供了西文字符的显示,并不支持汉字的显示,这就给某些视景仿真系统的开发带来了一定的困难.在对Vega研究的基础上,采用OpenGL回调技术,实现了Vega中汉字的二维及三维显示.该方法可用于大型分布式仿真环境中,与Vega提供的vgFont功能相比,显示速度有明显提高,具有较高的实时性和一定的可移植性,对Vega环境下其他仿真特效的实现有一定的指导意义.