【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶平台目标特性建模仿真研究领域，具体涉及一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法。
技术介绍
1、船舶平台是外形尺寸庞大、复杂上层结构并存的大型海上平台，对于船舶平台电磁散射特性而言，涉及的外形结构主要包括由水线以上主船体和上层建筑构成的船舶平台基本结构、由桅杆和设备部件构成的船舶平台附加结构，船舶电磁散射特性体现了入射电磁波与基本结构表面和附加结构表面相互作用的过程，其中，船舶平台基本结构是决定全船电磁散射特性的核心要素和散射强度基线，其结构外形建模的准确性直接影响全船外形建模的准确性，在船舶平台目标特性建模仿真研究领域，需要较高置信度的基本结构外形三维模型作为原始输入，并进行有效的电磁散射特性计算和分析。
2、船舶平台的基本结构外形三维建模涵盖合作船舶平台和非合作船舶平台，在船舶平台目标特性建模仿真研究领域，非合作船舶平台基本结构外形的电磁散射特性计算分析可为合作目标构型设计等研究提供重要的参考和借鉴。相比合作船舶平台在完备信息条件下的基本结构外形三维建模，非合作船舶平台建模难以获取高置信度的基本结构几何外形信息以及正交视图的cad图纸资料，主要通过各种公开照片进行二维投影轮廓条件下的临摹式构建，因照片中拍摄视角的不确定性，无法在统一的坐标参照条件下逐级实现稳固模态，导致非合作船舶平台基本结构外形尺寸的三维建模存在难以修正的误差。
3、现有技术中，尚未有方法涉及非完备信息条件下的船舶几何外形三维建模方法。
技术实现思路
1、为解
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，包括以下步骤：
3、步骤1：获取船舶平台的三维建模主尺度基础数据，包括总长和全宽；
4、步骤2：基于正交视图重构的布局规划建模；
5、步骤2.1：建立船舶基本结构外形的三维建模坐标系，其中，x轴为船舶平台长度方向，y轴为船舶平台宽度方向，z轴为船舶平台高度方向；
6、步骤2.2：以船舶俯视卫星遥感图像为参照，构建初始的主甲板边线和上层建筑轮廓模型，对初始的主甲板边线模型进行偏转角度调节修正，以修正后的偏转角度作为卫星遥感图像的拍摄视角，还原构建主甲板边线和上层建筑外形轮廓的二维正俯视图；
7、步骤2.3：构建主甲板边线、上层建筑轮廓在z轴正方向的控制点坐标，作为轮廓各控制点的水线以上高度；
8、步骤2.4：还原构建船舶基本结构外形的二维正侧视图；
9、步骤3：根据船舶多视角照片进行船舶基本结构三维拟合，完成船舶平台基本结构三维外形建模。
10、优选的，在步骤1中，获取船舶平台的三维建模主尺度基础数据，包括以下步骤：
11、步骤1.1：将水上部分船体的总长和全宽作为船舶平台构型的基础条件，基于公开的信息渠道，获取船舶平台总长和全宽的多源数据；
12、步骤1.2：选取多样本俯视视角卫星遥感图像，通过经纬度坐标对船舶平台总长、全宽进行测量，并与多源信息渠道中对应的数据信息比对分析，确定三维建模使用的主尺度基础数据。
13、优选的，在步骤1.2中，以置信度最高的总长、全宽数据作为三维建模使用的主尺度基础数据。
14、优选的，在步骤2.2中，选取总长、全宽实测数据与主尺度基础数据最近接的俯视卫星遥感图像作为参照，在x-y坐标平面构建初始的主甲板边线和上层建筑轮廓模型，沿x轴、y轴对初始的主甲板边线模型进行偏转角度调节修正，达到其x-y坐标平面下修正后的总长、全宽与多源信息融合生成的总长、全宽数据相同，以此状态下的偏转角度作为卫星遥感图像的拍摄视角，还原构建主甲板边线和上层建筑外形轮廓的二维正俯视图。
15、进一步的，在步骤2.2中，按照下式分别沿x轴、y轴对初始的主甲板边线平面模型进行偏转角度θx和θy的调节修正，以修正后的全宽、总长数值与多源信息融合生成的总长、全宽数值相同为标准，确定θx和θy；
16、w′＝w*cosθx
17、l′＝l*cosθy
18、其中，l为步骤1中确定的全船总长主尺度基础数据，w为步骤1中确定的全船全宽的主尺度基础数据，l′为俯视卫星遥感图像中全船总长的实测数据，w′为俯视卫星遥感图像中船舶全宽的实测数据；θx为初始的主甲板边线平面模型沿x轴的偏转角度，θy为初始的主甲板边线平面模型沿y轴的偏转角度。
19、优选的，在步骤2.3中，选取接近正侧视图的实船照片，将水线所在平面定义在x-y坐标平面上，初步构建主甲板边线、上层建筑轮廓在z轴正方向的控制点坐标，作为轮廓各控制点的水线以上高度。
20、进一步的，在步骤2.3中，构建主甲板边线、上层建筑轮廓在z轴正方向的控制点坐标的方法包括以下步骤：
21、设接近正侧视图的实船照片的船舶平台的总长为高置信度基础数据l，基于照片像素点对比，初步生成水线两端x轴坐标和主甲板边线、上层建筑轮廓各控制点的z轴坐标，即水线以上高度。
22、优选的，在步骤2.4中，还原构建船舶基本结构外形的二维正侧视图的方法包括以下步骤：沿x轴对还原构建的主甲板外形轮廓进行偏转角度调节，直至与接近正侧视图实船照片中的主甲板外形轮廓重合，确定接近正侧视图实船照片中船舶沿x轴的偏转角度，以此为参照调节主甲板边线、上层建筑轮廓在z坐标方向的控制点坐标，还原构建船舶基本结构外形的二维正侧视图。
23、进一步的，在步骤2.4中，按照下式沿x轴对初始的主甲板外形轮廓模型进行偏转角度调节：
24、w′＝w*sinθx
25、其中，φx为侧视实船照片相对正侧视图沿x轴的姿态偏转角度。
26、优选的，步骤3进一步包括以下步骤：
27、步骤3.1：构建上层建筑各结构表面的初始三维外形模型
28、对于上层建筑平面构型，将相关控制点绘制成直线线条，基于控制点三维坐标的舰船三维放样建模方法，构建上层建筑各结构表面的初始三维外形模型。
29、步骤3.2：构建水线以上主船体表面的初始三维外形模型
30、基于步骤2生成的二维正俯视图和二维正侧视图，对于上层建筑平面构型，将两端控制点绘制成直线线条，基于控制点三维坐标的舰船三维放样建模方法，构建上层建筑各结构表面的初始三维外形模型；对水线以上主船体的曲面构型，按照已知的主甲板边线控制点和待定的纵剖线控制点进行分类，水线的y轴坐标按照设计经验假设，将相关控制点绘制成线条，基于控制点三维坐标的舰船三维放样建模方法，生成水线以上主船体表面的初始三维外形模型；
31、步骤3.3：拟合修正初始三维外形模中待定控制点偏差
32、选择接近艏视、艉视、斜视视角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤1中，获取船舶平台的三维建模主尺度基础数据，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤1.2中，以置信度最高的总长、全宽数据作为三维建模使用的主尺度基础数据。
4.如权利要求1所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.2中，选取总长、全宽实测数据与主尺度基础数据最近接的俯视卫星遥感图像作为参照，在X-Y坐标平面构建初始的主甲板边线和上层建筑轮廓模型，沿X轴、Y轴对初始的主甲板边线模型进行偏转角度调节修正，达到其X-Y坐标平面下修正后的总长、全宽与多源信息融合生成的总长、全宽数据相同，以此状态下的偏转角度作为卫星遥感图像的拍摄视角，还原构建主甲板边线和上层建筑外形轮廓的二维正俯视图。
5.如权利要求4所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构
6.如权利要求4所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.3中，选取接近正侧视图的实船照片，将水线所在平面定义在X-Y坐标平面上，初步构建主甲板边线、上层建筑轮廓在Z轴正方向的控制点坐标，作为轮廓各控制点的水线以上高度。
7.如权利要求6所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.3中，构建主甲板边线、上层建筑轮廓在Z轴正方向的控制点坐标的方法包括以下步骤：
8.如权利要求4所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.4中，还原构建船舶基本结构外形的二维正侧视图的方法包括以下步骤：沿X轴对还原构建的主甲板外形轮廓进行偏转角度调节，直至与接近正侧视图实船照片中的主甲板外形轮廓重合，确定接近正侧视图实船照片中船舶沿X轴的偏转角度，以此为参照调节主甲板边线、上层建筑轮廓在Z坐标方向的控制点坐标，还原构建船舶基本结构外形的二维正侧视图。
9.如权利要求8所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.4中，按照下式沿X轴对初始的主甲板外形轮廓模型进行偏转角度调节：
10.如权利要求1所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤3进一步包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤1中，获取船舶平台的三维建模主尺度基础数据，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤1.2中，以置信度最高的总长、全宽数据作为三维建模使用的主尺度基础数据。
4.如权利要求1所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.2中，选取总长、全宽实测数据与主尺度基础数据最近接的俯视卫星遥感图像作为参照，在x-y坐标平面构建初始的主甲板边线和上层建筑轮廓模型，沿x轴、y轴对初始的主甲板边线模型进行偏转角度调节修正，达到其x-y坐标平面下修正后的总长、全宽与多源信息融合生成的总长、全宽数据相同，以此状态下的偏转角度作为卫星遥感图像的拍摄视角，还原构建主甲板边线和上层建筑外形轮廓的二维正俯视图。
5.如权利要求4所述的一种非完备信息条件下的船舶基本结构外形三维建模方法，其特征在于：在所述步骤2.2中，按照下式分别沿x轴、y轴对初始的主甲板边线平面模型进行偏转角度θx和θy的调节修正，以修正后的全宽、总长数值与多源信息融合生成的总长、全宽数值相同为标准，确定θx和θy...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴楠，陈鹏华，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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