小型旋翼机载SAR辅助决策方法、系统及计算机介质与流程

小型旋翼机载sar辅助决策方法、系统及计算机介质
技术领域
1.本发明属于机载sar领域，特别涉及了一种小型旋翼机载sar辅助决策技术。


背景技术：

2.侦察无人机具有造价低、出勤率高、性价比高和时效性强的特点，通过配备的机载摄像机、雷达和红外侦察设备等能够实现捕获传输视频图像的功能。侦察无人机侦察的使用，使得实时性大大提高。
3.对于侦察无人机而言，制定侦察任务时，复杂的地形地势会对路径的规划产生影响。决策辅助，是在以往人工根据侦察任务、覆盖范围等因素制定侦察计划的基础上，利用计算机软件，加入地形的评估，制定出充分发挥无人机作战效能的侦察决策。
4.为保证小型旋翼侦察无人机能够顺利实现侦察任务，需要设计出一套辅助决策技术，实现对侦察区域、侦察任务类型及无人机性能的具体分析，为小型旋翼侦察无人机提供可靠的路线支持，辅助完成雷达侦察决策任务。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了小型旋翼机载sar辅助决策方法、系统及计算机介质。
6.为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
7.一种小型旋翼机载sar辅助决策方法，包括以下步骤：
8.(1)将数字高程模型图和光学地图进行显示；
9.(2)设置机载雷达参数，并在光学地图上选择扫描区域；
10.(3)根据步骤(2)设置的机载雷达参数和选择的扫描区域，计算出若干条路径并进行显示，这些路径均能够完整扫描被选中区域，同时每条路径会有一个根据时间因素的评分，任意选择其中一条路径进行模拟；
11.(4)显示无人机的位置、当前选择的路径和机载雷达的扫描范围，并且随着时间在数字高程模型图上移动，直到该路径模拟扫描结束；
12.(5)完成一次扫描后，导出该路径的经纬度坐标，并进行保存。
13.进一步地，在步骤(1)中，将数字高程模型图作为主界面显示，将光学地图以小窗口形式显示。
14.进一步地，在步骤(1)中，设置数字高程模型参数，包括图像的缩小倍数、精度，以及需要读取数字高程模型图的范围。
15.进一步地，在步骤(2)中，机载雷达参数包括带宽、工作频率、天线尺寸、脉冲重复周期、雷达工作频率、采样频率和脉冲宽度。
16.进一步地，在步骤(3)中，在扫描遇到障碍物而产生阴影时，计算无人机与障碍物距离r和角度θ，以及无人机对地垂直高度h
′
，得到无人机距障碍物的侧方距离m＝rsinθ和障碍物的高度h＝h
′‑
rcosθ；
17.无人机在运动时，侧视扫描待探测区域，当监测到有障碍物存在时，记录此时无人机的地理位置和阴影区域开始出现时刻t1和结束时刻t2，根据当前无人机速度v计算出障碍物长度l＝v
·
(t1‑
t2)；之后继续按原定航线进行飞行，待完成一个条带的扫描区域后，无人机改变原定路径，重新规划路径来探测阴影区域；
18.当障碍物高度h小于无人机高度h
′
时，根据无人机与障碍物的侧方距离m，找到障碍物出现时无人机地理位置关于障碍物中心的对称点，无人机飞行到据此对称点的位置时，开始进行探测，直至行进了l 2δl的距离，从而获得障碍物阴影部位的sar图像，其中δl为保留的余量；
19.当障碍物高度h大于无人机高度h
′
时，无人机此时需要上升相应的高度，直到障碍物高度h小于此时的无人机高度h
′
，并从发现障碍物的位置重新探测。
20.进一步地，在步骤(4)中，无人机能够随时暂停，以便于多角度观察无人机某一时间下的详细状态；能够设置隐藏无人机的运行轨迹。
21.进一步地，在步骤(4)中，在数字高程模型图中显示无人机位置、速度和高度，是否存在阴影的信息以及已经扫描过的范围，在光学地图中显示无人机在当前区域的位置信息。
22.进一步地，一次扫描完成后，重新选择路径进行模拟，或者重新选择扫描区域，清空已有路径，重新规划路径。
23.一种小型旋翼机载sar辅助决策系统，包括：
24.dem及地图显示模块，用于显示数字高程模型图和光学地图；
25.路径规划模块，用于设置设置机载雷达参数，在光学地图上选择扫描区域，计算出若干条路径；
26.路径三维模拟模块，用于显示无人机的位置、当前选择的路径和机载雷达的扫描范围，并且随着时间在数字高程模型图上移动；
27.路径导出模块，用于导出该路径的经纬度坐标，并进行保存。
28.一种计算机可读存储介质，用于存储程序，执行所述程序以实现上述小型旋翼机载sar辅助决策方法。
29.采用上述技术方案带来的有益效果：
30.本发明可根据参数读取dem图，并将其三维的展示出来，可以更加直观地观看地形，有助于对无人机的决策，同时可以对比旁边的2d地图，从而综合地进行决策。
31.本发明可在2d地图中框选需要扫描的区域，更加符合用户的操作习惯。
32.本发明提供多条可扫描路径供选择，解决了若某条路径无法实现的问题。3d显示机载雷达扫描状态，位置，可以更加直观的观看扫描状况。扫描过程中无人机随时可以暂停，全方位观看，更加全面地观看雷达的扫描情况。
33.本发明的扫描路径可保存，导出当前路径，供无人机在现实中按照该路径飞行，解决了无人机盲目飞行，机载雷达扫描到的区域与预想区域不同的问题。
附图说明
34.图1是本发明的方法流程图；
35.图2是本发明的系统组成图。
具体实施方式
36.以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
37.本发明设计了一种小型旋翼机载sar辅助决策方法，如图1所示，具体内容如下：
38.1、将dem作为主要对象在界面中显示，由于dem具有高程信息，因此在界面中以3d效果呈现。用户通过键盘和鼠标能够呈现各个方向视角下的dem及实现地图的缩放。普通光学地图则以小窗口在右下角显示，模拟无人机的光学图像传感器效果，便于用户对地物覆盖情况的观察。
39.查看dem图像前，用户可以修改dem参数，点击“设置dem参数”按钮，会出现修改参数的弹出框，用户可以修改扫描图像的缩小倍数、精度等信息，还可以修改需要读取dem图的范围。设置完成后，用户在主界面菜单栏点击“文件”菜单项，再点击“打开dem图像”按钮，可以在主界面中间打开本地dem图像，以3d图的形式将其显示出来，以便用户查看图像中的高程信息。同时会在主界面旁显示dem对应的2d图像。
40.2、设置雷达参数，用户可以修改雷达相关参数，点击“设置雷达参数”按钮，会出现修改雷达参数的弹出框，可以修改带宽、工作频率、天线尺寸、脉冲重复周期、雷达工作频率、采样频率、脉冲宽度。
41.3、选择扫描区域，在开始扫描之前，用户在2d地图中用鼠标选择出一定矩形的区域，作为扫描区域进行扫描。或者输入矩形四点的经纬度来进行区域的选择。
42.4、路径规划，根据鼠标框选或手动输入的区域及无人机及雷达参数及区域范围，软件在后台会自动计算出若干条路径。计算完成后，会在屏幕上显示若干条附带评分的路径，这些路径都可以完整扫描被选中区域，同时每条路径会有一个根据时间因素的评分，用户可以自主选择一条路径进行模拟。
43.在扫描遇到障碍物而产生阴影时，计算无人机与障碍物距离r和角度θ，以及无人机对地垂直高度h
′
，得到无人机距障碍物的侧方距离m＝rsinθ和障碍物的高度h＝h
′‑
rcosθ。
44.无人机在运动时，侧视扫描待探测区域，当监测到有障碍物存在时，记录此时无人机的地理位置和阴影区域开始出现时刻t1和结束时刻t2，根据当前无人机速度v计算出障碍物长度l＝v
·
(t1‑
t2)；之后继续按原定航线进行飞行，待完成一个条带的扫描区域后，无人机改变原定路径，重新规划路径来探测阴影区域。
45.当障碍物高度h小于无人机高度h
′
时，根据无人机与障碍物的侧方距离m，找到障碍物出现时无人机地理位置关于障碍物中心的对称点，无人机飞行到据此对称点的位置时，开始进行探测，直至行进了l 2δl的距离，从而获得障碍物阴影部位的sar图像，其中δl为保留的余量。
46.当障碍物高度h大于无人机高度h
′
时，无人机此时需要上升相应的高度，直到障碍物高度h小于此时的无人机高度h
′
，并从发现障碍物的位置重新探测。
47.5、三维模拟，选择路径后，主界面会增加显示无人机的位置，机载雷达的扫描范围，已经扫描过的范围，以及当前存在遮挡的位置，并且随着时间在3d的dem图上移动，直到
该路径模拟扫描结束。
48.三维模拟过程中随时可以暂停扫描，用户可以在扫描过程中点击“暂停”按钮，无人机随机暂停移动，以便于多角度的观察无人机某一时间下的详细状态，同时可以设置显示或隐藏无人机的运行轨迹。
49.模拟过程中主界面中会显示无人机位置、速度、高度、是否存在阴影的信息，还会显示已经扫描过的范围。同时可以在2d图像中看到无人机在当前区域的位置信息。
50.6、完成一次扫描后，可选择将该路径存储在保存所有路径的文件中，并将该路径保存为一个单独的txt文件，以方便无人机在现实中使用。
51.扫描完成后，可以重新选择路径，若用户选择路径因现实中的某些意外情况无法使用，用户可以在提供的其他路径中重新选择进行模拟。也可以重新选择扫描区域，若用户需要重新选择一片扫描区域，则清空已有路径，重新选择扫描区域，重新规划路径。
52.如图2所示，本发明还设计了一种小型旋翼机载sar辅助决策系统，包括：
53.dem及地图显示模块，用于显示数字高程模型图和光学地图；
54.路径规划模块，用于设置设置机载雷达参数，在光学地图上选择扫描区域，计算出若干条路径；
55.路径三维模拟模块，用于显示无人机的位置、当前选择的路径和机载雷达的扫描范围，并且随着时间在数字高程模型图上移动；
56.路径导出模块，用于导出该路径的经纬度坐标，并进行保存。
57.本发明还欲保护一种计算机可读存储介质，执行所述程序以实现上述小型旋翼机载sar辅助决策方法。
58.实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。