专利名称：一种光学镜仿真方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种光学镜仿真方法及装置。
背景技术：
光学镜为一种可以改变光线方向的光学仪器，即光线经过光学镜以后将不沿着原有轨迹进行传播。光学镜可以为透镜，也可以为平面镜。
由于光学镜具有可以改变光线方向的特性，因此广泛应用于医疗、军事、工业等各个领域。在军事领域中，为了实现对目标的搜索，以及目标相关参数的测量，更加准确地确定搜索范围内各个目标的位置以及属性等参数，需要建立庞大的侦察系统。而光学镜仿真模型从属于上述庞大的侦察系统，在该侦察系统中，光学镜仿真模型用于实现对目标的搜索以及定位等，是侦察系统中必不可少的功能模块，在侦察系统中起着至关重要的作用。
随着作战环境的复杂化，侦察系统对目标的侦察能力成为制约战争胜负的重要因素。在对抗和作战环境下，光学镜仿真模型的精度除了与自身精度有关外，还会受到诸如地形因素、环境因素(如气象环境、电磁环境等)、目标特性(如伪装度)等各种因素的影响。因此，如何提高光学镜仿真模型的精度成为制约整个仿真系统精度的一个关键问题。
现有技术中，光学镜仿真模型搜索目标形式单一，如只能进行方位搜索、或者只能进行高低搜索等；并且，光学镜仿真精度较低。目前，提高光学镜仿真精度的方法通常为对光学镜本身建立模型，侧重在理论方法上进行改进，以得到精度较高的仿真结果。采用上述技术方案，虽然提高了光学镜仿真精度，但是并没有将光学镜与其所属的仿真系统进行关联，造成光学镜仿真模型的复杂度较高，虽然提高了系统输出结果的精度，却使整个仿真系统过于复杂，降低了可操作性。发明内容
本发明实施例提供一种光学镜仿真方法及装置，用以解决现有技术中存在的光学镜仿真系统复杂程度高，不便于操作的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下
—种光学镜仿真方法，包括
根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距离，计算光学镜对目标的可视度参数；从所述目标中获取可视目标；
根据光学镜的坐标，光学镜与所述可视目标之间的位置参数，计算所述可视目标的坐标；
根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，计算所述可视目标的属性识别参数；
根据对所述可视目标的处理时间和跟踪时间，计算光学镜对所述可视目标的搜索时间，以及根据所述可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速度；
根据所述光学镜对目标的可视度参数，所述可视目标的坐标，所述可视目标的属性识别参数，所述光学镜对可视目标的搜索时间，以及所述可视目标的测量速度，建立光学 镜仿真模型；
在所述光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。
—种光学镜仿真装置，包括
第一计算单元，用于根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距 离，计算光学镜对目标的可视度参数；从所述目标中获取可视目标；
第二计算单元，用于根据光学镜的坐标，光学镜与所述可视目标之间的位置参数， 计算所述可视目标的坐标；
第三计算单元，用于根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，计算所述可视 目标的属性识别参数；
第四计算单元，用于根据对所述可视目标的处理时间和跟踪时间，计算光学镜对 所述可视目标的搜索时间，以及根据所述可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速 度；
模型建立单元，用于根据所述光学镜对目标的可视度参数，所述可视目标的坐标， 所述可视目标的属性识别参数，所述光学镜对可视目标的搜索时间，以及所述可视目标的 测量速度，建立光学镜仿真模型；
结果输出单元，用于在所述光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜 对目标的搜索结果。
本发明实施例中，根据目标的位置参数以及光学镜的位置参数获取光学镜对目标 的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，可视目标的测量速度以及可视 目标的搜索时间；根据上述光学镜对可视目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的 属性识别参数，光学镜对可视目标的搜索时间，以及可视目标的测量速度，建立光学镜仿真 模型；在光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。采用本发 明技术方案，基于光学镜的位置参数以及目标的位置参数即可获取光学镜对目标的搜索结 果，实现过程方便快捷，可操作性强。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9具体实施方式
为了发明实施例中，根据目标的位置参数以及光学镜的位置参数获取光学镜对目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，可视目标的测量速度以及可视目标的搜索时间；根据上述光学镜对可视目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，光学镜对可视目标的搜索时间，以及可视目标的测量速度，建立光学镜仿真模型；在光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。采用本发明技术方案，基于光学镜的位置参数以及目标的位置参数即可获取光学镜对目标的搜索结果，实现过程方便快捷，可操作性强。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图I所示，本发明实施例中，光学镜仿真装置包括第一计算单元10，第二计算单元11，第三计算单元12，第四计算单元13，模型建立单元14以及结果输出单元15，其中，
第一计算单元10，用于根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距离，计算光学镜对目标的可视度参数；
第二计算单元11，用于根据光学镜的坐标，光学镜与可视目标之间的位置参数，计算可视目标的坐标；
第三计算单元12，用于根据可视目标在观测平面上的投影面积，计算可视目标的属性识别参数；
第四计算单元13，用于根据对可视目标的处理时间和跟踪时间，计算光学镜对可视目标的搜索时间，以及根据可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速度；
模型建立单元14，用于根据光学镜对可视目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，光学镜对可视目标的搜索时间，以及可视目标的测量速度，建立光学镜仿真模型；
结果输出单元15，用于在光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对可视目标的搜索结果。
本发明实施例中，涉及地面侦察系统和空中侦察系统中光学镜的仿真应用，针对上述两种不同的应用场景。其中，在地面侦察系统中应用大地坐标系，在空中侦察系统中应用侦察系统坐标系，因此，当在空中侦察系统中对目标进行搜索以及定位等操作时，需要将侦察系统坐标系转换为大地坐标系。
基于上述技术方案，参阅图2所示，本发明实施例中，涉及地面侦察系统和空中侦察系统中光学镜的仿真应用，针对上述两种不同的应用场景，光学镜仿真的详细流程为
步骤200 :根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距离，计算光学镜对目标的可视度参数。
当光学镜仿真的应用场景为地面侦察系统时，参阅图3所示，计算光学镜对目标的可视度参数的流程为
步骤al :计算目标在观测平面上的投影面积。
设目标在观测平面上的投影面积为S，本发明实施例中，光学镜所在平面即为观测平面。
本发明实施例中，在地面侦察系统中，采用大地坐标系，地形数据(X、y)近似按照方格排列，设方格的边长为L,侦察系统的坐标为(XpYnZ1X在侦察系统中,光学镜相对地面的高度为H1，则可知光学镜在大地坐标系中的坐标为(X1, Y1, ZJH1X设目标的坐标为(X2，Y2, Z2),姿态角为(Φ、Θ、Y)，其中，φ为航向角，Θ为俯仰角，Y为滚转角(左倾为正)。 此处，将目标近似为长方体，设目标的长、宽、高分别为Li、L2、L3，则相对于光学镜，目标的迎视面积S1、侧视面积S2、俯视面积分别为S3分别为
S1 = L2 X L3
S2 = L1X L3 (I)
S3 = L1X L2
参阅图4所示为侦察系统中光学镜部分示意图，其中，^为目标的最低点与光学镜之间的连线与水平面之间的夹角，ε2为为目标的最高点与光学镜之间的连线与水平面之间的夹角。根据图4中所示的光学镜与目标之间的位置关系，可以得出光学镜与目标的最低点和最闻点之间的连线上任意一点的坐标
权利要求
1.一种光学镜仿真方法，其特征在于，包括 根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距离，计算光学镜对目标的可视度参数，从所述目标中获取可视目标； 根据光学镜的坐标，光学镜与所述可视目标之间的位置参数，计算所述可视目标的坐标； 根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，计算所述可视目标的属性识别参数； 根据对所述可视目标的处理时间和跟踪时间，计算光学镜对所述可视目标的搜索时间，以及根据所述可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速度； 根据所述光学镜对目标的可视度参数，所述可视目标的坐标，所述可视目标的属性识别参数，所述光学镜对可视目标的搜索时间，以及所述可视目标的测量速度，建立光学镜仿真模型； 在所述光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括 所述光学镜仿真模型为地面侦查系统；或者， 所述光学镜仿真模型为空中侦察系统。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，按照下述步骤确定目标在观测平面上的投影面积 当光学镜仿真模型为地面侦察系统时，根据目标的坐标以及光学镜的坐标计算目标与光学镜之间的直线距离；根据所述直线距离，以及光学镜与目标之间的位置参数，计算目标相对于光学镜的可视高度值；根据所述可视高度值，以及目标的长、宽和高，计算目标可视部分的迎视面积，侧视面积以及俯视面积；根据目标的坐标以及光学镜的坐标，经过矩阵变换，计算目标对应的法向量；根据所述目标可视部分的迎视面积，侧视面积，俯视面积，以及目标对应的法向量，确定目标在观测平面上的投影面积； 当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，根据目标的长、宽、高，计算目标的迎视面积、侧视面积和俯视面积；根据坐标系转换系数，将目标的坐标以及光学镜的坐标转化为空中侦察系统对应的坐标系下坐标；根据所述转化后的目标的坐标和光学镜的坐标，根据目标的坐标以及光学镜的坐标，经过矩阵变换，计算目标对应的法向量；根据所述目标对应的法向量，所述目标的迎视面积、侧视面积和俯视面积，以及目标相对于光学镜的姿态角，确定目标在观测平面上的投影面积。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，计算光学镜对目标的可视度参数，包括 根据目标在观测平面上的投影面积，获取目标在观测平面上投影面积的等效圆半径； 根据所述等效圆半径，确定光学镜对目标的可视度参数，其中，所述可视度参数与等效圆半径为正相关关系。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，根据光学镜的坐标，光学镜与所述可视目标之间的位置参数，计算所述可视目标的坐标，包括 当光学镜仿真模型为地面侦察系统时，根据光学镜的第一误差值，对光学镜的坐标进行修正；根据所述修正后的坐标，光学镜与所述可视目标之间的距离，以及目标相对于光学镜的方位角，计算所述可视目标的坐标；当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，根据目标相对于光学镜的姿态角以及光学镜的第二误差值，对所述姿态角进行修正；根据修正后的姿态角，以及光学镜的坐标，计算所述可视目标的坐标。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，计算所述可视目标的属性识别参数，包括 根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，获取目标经光学镜后的等效半径； 根据所述等效半径，光学镜与目标之间的距离，以及光学镜的半径，获取所述可视目标的属性识别参数。
7.如权利要求I或6所述的方法，其特征在于，当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，计算可视目标坐标之后，计算可视目标的属性识别参数之前，进一步包括 根据所述可视目标的坐标，目标的形状参数以及目标与光学镜的位置参数，提取误差值； 根据所述误差值，更新所述目标的坐标。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，根据所述可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速度，包括 根据所述可视目标的实际速度，以及所述可视目标速度的误差值，获取可视目标的测量速度。
9.一种光学镜仿真装置，其特征在于，包括 第一计算单元，用于根据目标在观测平面上的投影面积，光学镜与目标之间的距离，计算光学镜对目标的可视度参数，从所述目标中获取可视目标； 第二计算单元，用于根据光学镜的坐标，光学镜与所述可视目标之间的位置参数，计算所述可视目标的坐标； 第三计算单元，用于根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，计算所述可视目标的属性识别参数； 第四计算单元，用于根据对所述可视目标的处理时间和跟踪时间，计算光学镜对所述可视目标的搜索时间，以及根据所述可视目标的实际速度，计算可视目标的测量速度； 模型建立单元，用于根据所述光学镜对目标的可视度参数，所述可视目标的坐标，所述可视目标的属性识别参数，所述光学镜对可视目标的搜索时间，以及所述可视目标的测量速度，建立光学镜仿真模型； 结果输出单元，用于在所述光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包括 所述光学镜仿真模型为地面侦查系统；或者， 所述光学镜仿真模型为空中侦察系统。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元，具体用于 当光学镜仿真模型为地面侦察系统时，根据目标的坐标以及光学镜的坐标计算目标与光学镜之间的直线距离；根据所述直线距离，以及光学镜与目标之间的位置参数，计算目标相对于光学镜的可视高度值；根据所述可视高度值，以及目标的长、宽和高，计算目标可视部分的迎视面积，侧视面积以及俯视面积；根据目标的坐标以及光学镜的坐标，经过矩阵变换，计算目标对应的法向量；根据所述目标可视部分的迎视面积，侧视面积，俯视面积，以及目标对应的法向量，确定目标在观测平面上的投影面积； 当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，根据目标的长、宽、高，计算目标的迎视面积、侧视面积和俯视面积；根据坐标系转换系数，将目标的坐标以及光学镜的坐标转化为空中侦察系统对应的坐标系下坐标；根据所述转化后的目标的坐标和光学镜的坐标，根据目标的坐标以及光学镜的坐标，经过矩阵变换，计算目标对应的法向量；根据所述目标对应的法向量，所述目标的迎视面积、侧视面积和俯视面积，以及目标相对于光学镜的姿态角，确定目标在观测平面上的投影面积。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元，进一步用于 根据目标在观测平面上的投影面积，获取目标在观测平面上投影面积的等效圆半径； 根据所述等效圆半径，确定光学镜对目标的可视度参数，其中，所述可视度参数与等效圆半径为正相关关系。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元，具体用于 当光学镜仿真模型为地面侦察系统时，根据光学镜的第一误差值，对光学镜的坐标进行修正；根据所述修正后的坐标，光学镜与所述可视目标之间的距离，以及目标相对于光学镜的方位角，计算所述可视目标的坐标； 当光学镜仿真模型为空中侦察系统时，根据目标相对于光学镜的姿态角以及光学镜的第二误差值，对所述姿态角进行修正；根据修正后的姿态角，以及光学镜的坐标，计算所述可视目标的坐标。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元，具体用于 根据所述可视目标在观测平面上的投影面积，获取目标经光学镜后的等效半径； 根据所述等效半径，光学镜与目标之间的距离，以及光学镜的半径，获取所述可视目标的属性识别参数。
15.如权利要求9或14所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元，进一步用于 根据所述可视目标的坐标，目标的形状参数以及目标与光学镜的位置参数，提取误差值； 根据所述误差值，更新所述目标的坐标。
16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第四计算单元，具体用于 根据所述可视目标的实际速度，以及所述可视目标速度的误差值，获取可视目标的测量速度。
全文摘要
本发明公开了一种光学镜仿真方法及装置，用以解决现有技术中存在的光学镜仿真系统复杂程度高，不便于操作的问题。方法为根据目标的位置参数以及光学镜的位置参数获取光学镜对目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，可视目标的测量速度以及可视目标的搜索时间；根据上述光学镜对可视目标的可视度参数，可视目标的坐标，可视目标的属性识别参数，光学镜对可视目标的搜索时间，以及可视目标的测量速度，建立光学镜仿真模型；在光学镜仿真模型中预设光学镜仿真参数，输出光学镜对目标的搜索结果。采用本发明技术方案，基于光学镜的位置参数以及目标的位置参数即可获取光学镜对目标的搜索结果，实现过程方便快捷，可操作性强。
文档编号G06F17/50GK102982199SQ20121043395
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者孟红, 孙勇, 李文伟, 薛姬荣, 黄丹, 李广运, 李增路, 易中凯, 李军, 唐锐, 李俊杰, 侯德林, 孙旭光, 符蓓蓓, 杨蔚青, 杨建 申请人:中国兵器科学研究院