一种舰船尾迹红外仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种舰船尾迹红外仿真方法，包括：步骤1：建立开尔文尾迹红外辐射模型；步骤2：建立热尾迹温度模型；步骤3：将理论模型渲染成总体海面尾迹红外图像。本发明专利技术运用GPU加速处理计算开尔文尾迹高度场及尾迹微面元法线，并制作成偏移纹理和法线纹理便于后续计算，解决了仿真中细节表现不足及仿真负担过大的问题；将开尔文尾迹及热尾迹自身辐射、天空辐射反射及太阳辐射反射相结合，在三维红外场景中实现了舰船尾迹的红外定量仿真。景中实现了舰船尾迹的红外定量仿真。景中实现了舰船尾迹的红外定量仿真。

【技术实现步骤摘要】
一种舰船尾迹红外仿真方法


[0001]本专利技术属于虚拟现实仿真
，涉及一种舰船尾迹红外仿真方法，特别涉及一种基于纹理的舰船尾迹红外仿真方法。

技术介绍

[0002]红外场景仿真技术是以红外物理为理论基础，利用系统模型对实际的或设想的系统进行实验研究的一门综合性技术。通过红外场景仿真系统虚拟化各种时间、气象、地理环境等特定条件后生成相应条件下的仿真红外图像可以最大化各方面资源效能，灵活方便，特定的外界条件可以随意更改，动态化地呈现不同条件下的红外场景图像。红外场景仿真系统的三维渲染工作的真实感和实时性始终是该研究领域最为关注的两个方面。
[0003]对于海洋场景，红外系统是监测海面目标重要途径之一。舰船尾迹是在海面上移动的舰船最明显的特征，且尾迹中包含丰富的舰船信息。舰船尾迹的形态有几种特有特征表现，利用不同探测手段所探测到的舰船尾迹的特征也会有所不同。
[0004]舰船尾迹红外仿真方法函待克服的技术难题有三点：第一点，尾迹组成复杂，所以选择建立符合物理规律的舰船尾迹模型十分关键；第二点，红外探测器所接收到的红外辐射复杂，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立开尔文尾迹红外辐射模型；步骤2：建立热尾迹温度模型；步骤3：将理论模型渲染成总体海面尾迹红外图像。2.根据权利要求1所述的一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于：步骤1所述建立开尔文尾迹模型包括：步骤1.1：建立平面网格，建立开尔文尾迹几何高度模型，利用GPU并行处理加速计算；步骤1.2：建立开尔文尾迹偏移纹理及法线纹理，计算并渲染开尔文自身红外辐射仿真图，利用GPU并行处理加速计算；步骤1.3：基于Cox
‑
Munk模型生成开尔文尾迹微面元反射模型并计算尾迹对天空辐射和太阳辐射的反射。3.根据权利要求1所述的一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于：步骤2所述建立热尾迹温度模型包括：步骤2.1：建立因动力系统对海水搅动产生的热尾迹的模型；步骤2.2：建立因动力系统的热排水产生的热尾流的模型。4.根据权利要求2所述的一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于：步骤1.1所述开尔文尾迹几何高度模型具体为：z
s
(x,y)＝z0(x+l,y)+z1(x+l,y)+Cz0(x
‑
l,y)
‑
Cz1(x
‑
l,y)其中C为水的粘滞系数，且有：其中C为水的粘滞系数，且有：其中，z
s
(x,y)为开尔文尾迹的波高，l为船长，b为半船宽，d为吃水深度，θ
k
为开尔文波传播的方向与x轴正方向的夹角，k0＝g/V2，g是重力加速度常数，V是船舶在海面上的航行速度。5.根据权利要求2所述的一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于：步骤1.2所述建立开尔文尾迹偏移纹理及法线纹理具体为：根据开尔文尾迹几何高度模型将z方向的偏移量制成偏移纹理材质，用法线的定义计算微面元的法线，并将法线制作成纹理材质，法线向量满足：其中，为法线向量，为高度场对x的偏导，为高度场对y的偏导，X为笛卡尔坐标系下海面上点的坐标，normalize函数是将向量归一化。6.根据权利要求2所述的一种舰船尾迹红外仿真方法，其特征在于：步骤1.3所述开尔文尾迹微面元反射模型具体为：
其中，是海面微小单元dA的平均反射率，e是海面微小面元辐射的入射方向；f是海面微小面元辐射的反射方向；n是单元海面的法线方向，由步骤1.2得到的法线纹理提供；β是海面微小面元与水平面夹角；θ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉祥，柴雪婷，孙晓桐，邓政伟，任广越，朱正，史金辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：