基于OSGEARTH的相控阵雷达搜索屏二维绘制方法

基于OSGEARTH的相控阵雷达搜索屏二维绘制方法

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关于相控阵雷达搜索屏的定义参见博文《基于工作模式的相控阵雷达功能仿真方法》。博文《雷达作用范围的二维绘制方法》所阐述的技术也适用于相控阵雷达搜索屏单个分区的绘制。但面临多个分区绘制，以及与跟踪空域同时绘制，就面临一些新的问题。

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一、沿用旧有方法

博文《雷达作用范围的二维绘制方法》所阐述技术的核心可归结为：针对最远最近距离、雷达坐标系高度、高程3种不同模式，计算雷达探测范围内、外环上的离散点，构造输出几何形状。其中，在内、外环之间直接以直线段进行连接。

各个分区均采用上述技术直接绘制，高低双屏的绘制效果如图所示

方位角范围一致的高低屏，在二维上显示却不一致了。

放大后观察局部，如图所示

高屏、低屏、跟踪区域，3个最小距离完全相同的区域，在二维上也不一致了。

再看一下远近分区的显示效果

远近2个分区之间存在重叠部分，搜索屏边界与跟踪区域边界也并不吻合。

再看方位分区效果

方位上连续的各个分区，却在方位方向上产生了重叠。

上述距离方向上的不一致是正确的现象。以远近分区中间重叠部分为例：当采用最远最近距离模式时，近分区的最远距离是该分区远端最小仰角对应的投影，远分区的最近距离是该分区近端最大仰角对应的投影。因此，虽然近分区的远端与远分区近端是一致的，但表现在二维范围上不一致，产生了重叠部分。其他距离方向的不一致现象原因均与此类似。

上述方位方向上的不一致（重叠、方位边界不一致）现象是可以优化的，其原因在于经纬度的投影本身的变形。即前述的直接在内、外环之间连线的方法并不合理，虽然在三维空间确实是直线，但是在投影平面上却不是直线，而是本身就应该有变形，这就产生了下面的方法。

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二、径向离散技术

对于相控阵雷达搜索屏而言，理论上生成的形状不存在CircleWithHole和CircleWithoutHole这2种情况，而应该只有Fan和FanCap这2种情况。径向离散也只作用在后2种情况下。

径向离散即距离方向上的离散，即在内外环之间不再连接一条直线，而是按距离离散为若干个点。离散在三维进行，然后投影到经纬度平面：取内外环下边界对应2边界点；在2点之间每隔指定距离（20km）生成一个新点。

此时产生的二维边界如图所示

这种数据可用于绘制边界，但是由于生成形状并不确保为凸多边形，因此不能支持区域的绘制，而是必须生成网格，即对于每组内外环对应点（对于Fan，则是中心点和每个外环点），均需生成离散点，如此构成绘制所用网格才可以。

此时，高低双屏的绘制效果如图所示

此时可以看出，方位边缘不再是直线，而是曲线。高低屏的边界吻合一致。

局部放大，效果如图

方位边缘吻合。当然内边界仍然并不一致，这正是前面所分析的，最小最大距离情况下，内边界是近端最大仰角所对应的投影，本身就是如此。

远近分区的效果如图

方位分区的效果如图

对于方位分区而言，存在分区的最大距离并不恰好对应于采样距离的整数倍的情况（本身较为少见），此时存在相邻分区中边界点中存在1个不一致点的情况，但除非放大很多达到离散后线段清晰可见的程度，否则对显示效果并无影响。如果非常在意此点，直接加密采样点即可。

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三、方位分区的特殊处理

方位分区进行了2项特殊处理。

1.径向直连情况下的拼接

仍然是每个分区进行绘制，但是对于每个分区进行如下处理：判断左右分区最大距离与本分区最大距离的关系，如果小于本分区最大距离，则在该距离处插入一个新点；以该点为分界，用2个POLYGON绘制，如图所示。

绘制效果如图

2.径向离散情况下的拼接

如果单纯是显示相控阵雷达的搜索屏范围，在径向离散的情况下并不需要进行拼接处理。但是我们还需要显示多个雷达的包络，此时，对于方位分区模式，使用径向离散之后的数据，则相邻的分区的边是存在重合的部分的。而用于进行多边形union操作的GEOS库在处理重合边的时候，会将一些边线作为union的结果。

如图所示

图中分区边界处如同虚线的部分即是这种错误。

因此需要将多个分区拼接为一个整体，以避免出现重复边。

拼接算法按顺序处理每个分区离散后数据：先根据左侧分区最大距离是否小于当前分区，确定是否需要加入左侧离散数据，根据2分区最大距离差计算加入离散数据的个数；然后加入上边界全部数据；再类似处理右侧离散数据。然后在按相反顺序加入所有分区的下边界数据即可。

进行了分区拼接后包络线显示如图所示

此时，包络线的显示正确。