一种用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法

技术领域

本发明涉及雷达探测领域，特别是涉及一种用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法。

背景技术

在精细化任务行动中，雷达探测范围是一项重要的指标，而雷达探测范围受到地理地形的影响，会出现遮蔽盲区，导致雷达实际探测范围发生变化。现有确定雷达探测范围的方法主要包括数学模型法和几何模型法，其中数学模型法考虑多种环境因素的影响，几何模型法则更多到考虑地形的影响。

传统方法通过将整个空间划分为若干剖面，然后在每个剖面内比较雷达探测截面和地理地形的位置关系，通过判断辐射源到采样点之间的射线上各点的高度与地理高程的大小来判断射线是否被截断，从而对边界进行修正。为了提高计算与处理的效率，一些研究提出了非均匀采样的方法，例如螺旋采样法，采用在雷达最大探测距离的圆域内均匀分布的螺旋采样法进行采样，并在此基础上进行雷达探测范围边界的搜索。除此之外，袁越等人提出一种基于剖分表达结构的雷达探测范围算法，该算法将雷达探测范围和地形数据均进行剖分编码，通过编码集合的求交运算，计算与处理相对简单。

传统方法要对每个采样点进行位置判断或对空间中的射线进行线面相交判断，因此计算量大且算法复杂度相对较高，即使采用不均匀采样的方法，仍具有较大的计算量。基于剖分表达结构的雷达探测范围算法虽然计算与处理相对简单，但是该算法只考虑了雷达波束被地形完全阻挡的情况，而没有考虑雷达波束被地形部分截断的情况。

传统方法主要利用射线与地理地形的位置关系对地形影响下的雷达探测范围进行计算与处理，需要进行较多的线面相交计算，运算量大。而基于剖分网格的方法考虑的情况较为简单，适用场景较为局限，需要进一步研究地形对雷达传播范围的影响。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法，计算处理效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法，包括：

获取自由空间中的雷达探测范围和地理地形数据；

对自由空间中的雷达探测范围和地理地形进行网格剖分，并将剖分结果分别存储至雷达范围集合和地形集合；

对雷达范围集合进行一次数学形态学的膨胀运算，并将膨胀结果与原始集合作差，得到雷达探测范围边界集合；

根据需求选取膨胀的结构元素，选取辐射源所在网格作为膨胀起点，并将其加入膨胀集合和地形影响下的雷达探测范围集合；在考虑地形影响的情况下，从辐射源开始逐层向外膨胀，在每层膨胀时通过判断地形遮挡情况决定是否向相应的方向膨胀，直到达到预定的终止条件，得到最终的地形影响下的雷达探测范围集合。

进一步地：

所述判断地形遮挡情况包括：构建连接辐射源所在网格和空间中任意网格的三维线段，判断其与地形对应的网格集合是否有交集，若有交集，则判断该空间网格受到地形遮挡，否则判断该空间网格不受遮挡。

通过判断因子判断是否向空间中的某个网格膨胀，具体判断因子包括：

（1）当前膨胀点是否属于地形集合；

（2）当前膨胀点是否属于雷达探测范围边界集合；

（3）当前膨胀点是否被遮挡；

若以上判断的结果都是否定的，则将当前膨胀点加入膨胀集合，作为下一层膨胀的起点，若以上判断的结果中存在肯定的，则直接进行下一个膨胀点的判断，而当前的膨胀点不加入膨胀集合。

所述方法具体包括如下步骤：

步骤一：确定计算范围，根据任务需求选取合适的网格粒度进行自由空间内雷达探测范围和地形数据的网格剖分，并将剖分结果分别存储至雷达探测范围集合

步骤二：对雷达探测范围集合进行一次膨胀运算，并将膨胀结果与原始集合作差，得到雷达探测范围边界集合

步骤三：根据需求选取膨胀的结构元素，选取辐射源所在网格作为膨胀起点，并将其加入膨胀集合和地形影响下的雷达探测范围集

步骤四：设置膨胀的最大迭代次数

步骤五：当前迭代次数小于最大迭代次数时，根据当前膨胀集合选取下一个待膨胀点，若当前膨胀集合中没有下一个待膨胀点，则执行步骤十；

步骤六：判断待膨胀点是否和地形数据重合，若是，则执行步骤五，否则执行步骤七；

步骤七：判断待膨胀点是否是边界，若是，则执行步骤五，否则执行步骤八；

步骤八：判断待膨胀点是否被遮挡，若是，则执行步骤五，否则执行步骤九；

步骤九：将当前待膨胀点加入新增膨胀集合

步骤十：判断新增膨胀集合是否为空，若为空集，则执行步骤十二，否则执行步骤十一；

步骤十一：将新增膨胀集合设置为当前膨胀集合，迭代次数加1，并将新增膨胀集合合并到地形影响下的雷达探测范围集合，执行步骤五；

步骤十二：膨胀结束，得到地形影响下的雷达探测范围集合。

从二维图像的8邻域变为三维网格空间的26邻域，在三维空间集合的基础上进行所述膨胀运算。

膨胀运算的运算公式为：

上式表示运用结构元素

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器执行时，实现所述的方法。

本发明具有如下有益效果：

本发明为了确定在地形影响下的雷达探测范围，提出了一种基于数学形态学的三维膨胀方法，从辐射源出发向外层膨胀，并考虑到地形遮挡的影响对膨胀过程进行修正，从而快速确定地形影响下的雷达探测范围。通过将三维膨胀运算引入到地形影响下雷达探测范围的确定过程中，并通过判断因子判断膨胀与否，有效提高了计算处理效率。

与现有的获取地形影响下雷达探测范围的方法相比，本发明的技术方案利用形态学中的膨胀方法确定地形对雷达探测范围的影响，突破了传统射线法的限制，减少了线面相交计算的计算量，能够有效地提高用于确定在地形影响下的雷达探测范围的数据处理效率。

本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

附图说明

图1是二维膨胀示意图，其中“X”标志的是结构元素的原点。

图2是本发明实施例的三维膨胀示意图，其中结构元素中的左下方网格是结构元素的原点。

图3是本发明实施例的地形遮挡判断示意图。

图4是本发明实施例得到的地形影响下雷达探测范围示意图。

图5是本发明实施例的流程图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明实施例提出一种基于形态学的确定地形影响下的雷达探测范围的方法，主要通过对自由空间中的雷达探测范围和地理地形均进行网格剖分，并将数学形态学中的膨胀运算扩展至三维，从辐射源开始逐层向外膨胀，在每层膨胀时通过判断其遮挡情况决定是否向该方向膨胀。

在一些实施例中，一种用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法，包括如下的处理过程：

获取自由空间中的雷达探测范围和地理地形数据；

对自由空间中的雷达探测范围和地理地形进行网格剖分，并将剖分结果分别存储至雷达范围集合和地形集合；

对雷达范围集合进行一次数学形态学的膨胀运算，并将膨胀结果与原始集合作差，得到雷达探测范围边界集合；

根据需求选取膨胀的结构元素，选取辐射源所在网格作为膨胀起点，并将其加入膨胀集合和地形影响下的雷达探测范围集合；在考虑地形影响的情况下，从辐射源开始逐层向外膨胀，在每层膨胀时通过判断地形遮挡情况决定是否向相应的方向膨胀，直到达到预定的终止条件，得到最终的地形影响下的雷达探测范围集合。

本发明优选实施例主要涉及三部分内容：

一、基于数学形态学的三维膨胀运算

数学形态学以集合论为基础，是一种图像处理方法，通过结构元素在图像中依次逐像素点进行集合运算，从而最终得到经过形态学运算后的图像结果。其中，膨胀运算的运算公式为：

上式在二值形态学运算中表示运用结构元素

实施例所提出的三维膨胀运算是在二维膨胀运算的基础上，将其扩展至三维空间，主要内容是将结构元素

二、地形遮挡的判断

为了判断空间中的某一网格是否被地形遮挡，提出了一种地形遮挡的判断方法，通过构建连接辐射源所在网格和空间中任意网格的三维线段，判断其与地形对应的网格集合是否有交集，若有交集，则该空间网格受到地形遮挡，若无交集则该空间网格不受遮挡。

三、通过判断因子判断是否膨胀

提出了判断因子，以判断是否向空间中的某个网格膨胀，具体判断内容如下：

（1）当前膨胀点是否和地形数据重合；

（2）当前膨胀点是否是边界；

（3）当前膨胀点是否被遮挡。

其中，地形数据、雷达探测范围边界的网格剖分结果分别存储在相应的集合中。若以上判断的结果都是否定的，则将该膨胀点加入膨胀集合，作为下一层膨胀的起点，若以上判断的结果中存在肯定的，则直接进行下一个点的判断，而当前的膨胀点不加入膨胀集合，即不会参与下一层的膨胀，通过这种方式“绕过”地形的遮挡。

在优选的实施例中，用于确定在地形影响下的雷达探测范围的方法具体包括如下步骤：

步骤一：确定计算范围，根据任务需求选取合适的网格粒度进行自由空间内雷达探测范围和地形数据的网格剖分，并将剖分结果分别存储至雷达范围集合

步骤二：对雷达范围集合进行一次膨胀运算，并将膨胀结果与原始集合作差，得到雷达探测范围边界集合

步骤三：根据需求选取膨胀的结构元素，选取辐射源所在网格作为膨胀起点，并将其加入膨胀集合和地形影响下的雷达探测范围集合

步骤四：设置膨胀的最大迭代次数

步骤五：当前迭代次数小于最大迭代次数时，根据当前膨胀集合选取下一个待膨胀点，若当前膨胀集合中没有下一个待膨胀点，则执行步骤十；

步骤六：判断待膨胀点是否和地形数据重合，若是，则执行步骤五，否则执行步骤七；

步骤七：判断待膨胀点是否是边界，若是，则执行步骤五，否则执行步骤八；

步骤八：判断待膨胀点是否被遮挡，若是，则执行步骤五，否则执行步骤九；

步骤九：将当前待膨胀点加入新增膨胀集合

步骤十：判断新增膨胀集合是否为空，若为空集，则执行步骤十二，否则执行步骤十一；

步骤十一：将新增膨胀集合设置为当前膨胀集合，迭代次数加1，并将新增膨胀集合合并到地形影响下的雷达探测范围集合，执行步骤五；

步骤十二：膨胀结束，得到地形影响下的雷达探测范围集合。

本发明实施例还提供一种存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序被执行时至少执行如上所述的方法。

本发明实施例还提供一种控制装置，包括处理器和用于存储计算机程序的存储介质；其中，处理器用于执行所述计算机程序时至少执行如上所述的方法。

本发明实施例还提供一种处理器，所述处理器执行计算机程序，至少执行如上所述的方法。

所述存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备、或者它们的组合来实现。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，ErasableProgrammable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，FerromagneticRandom Access Memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，SynchronousStatic Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，DynamicRandom AccessMemory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，Synchronous Dynamic RandomAccessMemory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double DataRateSynchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本发明所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本发明所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。