戰場環境傳感信息的可視化研究

在現代戰爭中，高科技技術有著重要應用，如紅外成像制導技術、合成孔徑雷達成像技術、紅外成像技術等在現代戰爭中發揮著重要作用。自20世紀下半葉，基于雷達、紅外、地磁、可見光等多傳感器的傳感信息的航空航天遙測遙感技術的快速發展，為現有的地理信息系統提出了新的要求，要求地理信息系統不僅攜帶地理位置、地貌特征數據，而且具有傳感信息數據。直接利用地面的傳感信息進行遙測遙感研究和作戰武器性能的實戰演練研究，有許多不足之處：要耗費大量的資金和軍用物資，研制周期長，安全性差，而且很難在實戰演習條件下改變狀態，因此有必要利用可視化仿真技術進行研究。然而現階段，國內外的虛擬戰場環境仿真技術大多是對戰場環境及作戰過程的仿真，對利用傳感信息進行戰場環境的可視化仿真研究不多。基于此，本文提出了一種利用傳感信息對戰場環境進行仿真研究的方法。

1 戰場環境的傳感信息

航天航空平臺能裝載多種特征的遙感傳感器，如雷達、可見光、紅外、地磁等。這些平臺綜合利用多種傳感信息進行融合效果分析，能夠更準確地發現、識別和描繪地面的實體目標特征。在這些航天航空平臺中，星載、機載成像雷達和紅外成像系統就是一個很重要的應用。成像雷達主要包括合成孔徑雷達、實孔徑陣列成像雷達、逆合成孔徑雷達等，合成孔徑雷達的主要應用是發現和識別軍事目標，如作戰飛機、坦克群，機場和停機坪，各種車輛、橋梁、鐵路、公路、堤壩和各種軍事建筑物等。另外目前SAR正在向多頻段、多極化、變入射角、多模式方向發展，即使被偽裝或隱藏起來的軍事目標，SAR照樣可以發現和識別目標。紅外成像在戰場環境中的重要應用之一是紅外成像制導，紅外成像制導是當今最先進的紅外制導方式之一，由于其目標識別能力強，因而成為當今精確制導武器的一大發展趨勢。同時在紅外導引頭的研制測試過程中，紅外圖像的獲取是十分重要的。然而通過現場實拍得到的圖像有很大的局限性，首先很難獲得各種氣象條件下的紅外圖像，另外許多軍事目標的紅外圖像也是無法拍到的，而且外場拍攝要耗費很長的時間和大量的人力物力。紅外景象仿真技術可以很好地解決這些問題，其優點是有效、完備、經濟、安全。因此很有必要利用現代快速發展的計算機技術進行成像仿真研究。從合成孔徑雷達成像和紅外成像的機理可知，要進行戰場的SAR成像和紅外成像仿真，就要建立相應的傳感信息源，即建立與真實戰場環境所對應的地物、軍事目標、建筑物的物理屬性數據庫。

根據合成孔徑雷達成像仿真機理和紅外成像仿真機理可知，戰場環境傳感信息與環境中的背景、軍事目標、建筑物的表面紋理材質的物理屬性有關。合成孔徑雷達成像利用材料對電磁波的散射特性數據，即雷達散射截面(RCS)。自然場景的RCS是其后向散射系數的函數，人造物體的RCS是入射電磁波的頻率、極化方式、入射角、反射角的函數。因此SAR成像仿真的傳感信息是場景及三維模型實體的雷達散射截面，為了仿真需求，必須建立場景中紋理材料的后向散射系數數據和入射到三維實體模型的表面的電磁波的頻率、極化方式、入射角和反射角數據。紅外成像利用材料的物理屬性數據和空間中大氣的傳輸特性數據，如紋理材料的光譜吸收率、反射率、熱特性、大氣的輻射、大氣對紅外輻射的衰減等。紅外成像仿真的關鍵是確定物體表面的溫度分布和輻射場，通過溫度場來計算各點的紅外輻射。

2 戰場傳感信息集成

戰場傳感信息集成，就是建立戰場環境傳感信息的數據庫。建立傳感信息數據庫，與建立一般仿真所需的數據庫不同。數據庫中材料的物理屬性必須與真實材料的物理屬性相同。Vega軟件提供了150多種材料的物理屬性數據，該數據庫文件(.mtl)是二進制文件，利用Vega自帶的工具spabba可以把文件轉換成ASCII文件，可以使使用者編輯和修改數據庫文件。使用者也可以創建自己的材料數據庫文件。下面是一個紋理材料文件的例子：

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