[发明专利]激光三维动态场景仿真系统

说明书

激光三维动态场景仿真系统，解决了现有对导引头的激光雷达进行测试时需要搭建真实的场景和目标的问题，属于激光雷达探测技术领域。本发明包括：建模系统，用于根据被测激光雷达检测目标及背景，进行三维场景建模，并进行仿真，得到三维场景目标激光反射率仿真图像，将该图像按照设置的探测距离分辨率门进行切片，并将切片图像与对应的探测距离信息组合，并按时序存放在图像RGB通道中发送给激光回波生成系统；激光回波生成系统对接收的图像数据进行解码，获得时序图像，按照解码时序，分别提取出图形信息与探测距离信息，在被测激光雷达导引头的触发信号控制下，按照探测距离信息产生相对应图形信息的激光回波，发送至被测激光雷达。

技术领域

本发明涉及一种激光三维动态场景仿真系统，属于激光雷达探测技术领域。

背景技术

激光雷达是激光探测及测距系统的简称。激光雷达是激光技术与激光雷达技术相结合的产物。激光雷达是一种三维激光扫描系统。其工作原理就是通过不断向周围目标发射探测信号(激光束)，并接收返回的信号(目标回波)来计算和描述被测量物理的有关信息，如目标距离、方位、高度、姿态、形状等参数，以达到动态3D扫描的目的。在现有技术中，对制导武器的激光雷达进行测试时，其测试方法是将目标放到场景中，例如沙漠中的坦克、车辆，利用激光雷达检测沙漠中的坦克。现有对激光雷达测试时需要根据不同技术指标测试提供不同的场景和目标，进而更好的判断激光雷达的探测效果，现有方法是根据测试需求搭建真实的场景和目标，再利用激光雷达对目标和场景进行检测，这种方法费时费力且不容易满足不同技术指标测试。

发明内容

针对现有对制导武器的激光雷达进行测试时需要搭建真实的场景和目标的问题，本发明提供一种激光三维动态场景仿真系统。

本发明的一种激光三维动态场景仿真系统，包括建模系统和激光回波生成系统；

所述建模系统，用于根据被测激光雷达检测目标及背景，进行三维场景建模及对三维场景的激光反射率进行仿真，得到三维场景目标激光反射率仿真图像，将得到的三维场景目标激光反射率仿真图像按照设置的探测距离分辨率门进行切片，并将切片图像与对应的探测距离信息组合，并按时序存放在图像的RGB通道中发送给激光回波生成系统；

激光回波生成系统，用于对接收的图像数据进行解码，获得时序图像，按照解码时序，分别提取出图形信息与探测距离信息，在被测激光雷达导引头的触发信号控制下，按照探测距离信息产生相对应图形信息的激光回波，发送至被测激光雷达。

作为优选，所述建模系统包括三维建模模块、控制交互模块、仿真模块和数据生成模块；

控制交互模块，用于输入场景仿真参数和激光仿真参数；场景仿真参数包括目标姿态、位置和目标速度；

三维建模模块，用于根据被测激光雷达检测目标及背景建立目标与背景的三维几何模型、目标表面特性模型和传输介质模型，所述目标表面特性模型用于根据目标的表面纹理和材质，并在自然光照条件下，在激光仿真参数控制下，模拟出目标的激光反射率；传输介质模型用于根据环境背景辐射以及大气环境变化，确定激光的衰减程度，模拟出背景的激光反射率；

仿真模块，用于根据场景仿真参数及建立的模型，进行三维场景仿真，获取三维场景仿真图像；

数据生成模块，用于根据激光仿真参数，结合已建立的表面特性模型和传输介质模型，确定目标和背景的激光反射率，并将激光反射率划分灰度等级，对三维场景目标进行灰度仿真，获取三维场景反射率仿真图像；将三维场景反射率仿真图像进行二值化，根据发射激光的探测距离门对二值化后的图像进行二维切片，对切片图像分组，按时序存放在图像的RGB通道中，并将切片图像的探测距离信息按时序存放在RGB通道的其他通道上，完成图像重构，切片图像和探测距离信息存放时序为重构协议，将重构后的图像数据发送至激光回波生成系统。

作为优选，所述数据生成模块中，将反射率划分灰度等级，对三维场景进行灰度仿真，获取三维场景反射率仿真图像，包括：