基于OpenSceneGraph的無人機雷達載荷視景仿真應用研究

摘 要：為了實現無人機視景仿真訓練中合成孔徑雷達（Synthetic aperture radar - SAR）載荷的仿真，本文采用開源仿真平臺OpenSceneGraph（OSG），設計一種SAR雷達圖像仿真的方法。該方法在OSG的基礎上，采用GLSLang（OpenGL Shading Language）渲染技術，解決雷達圖像的渲染，并實現雷達圖像的地面站顯示。最后設計仿真流程并對該方法進行仿真驗證。仿真結果表明，本文設計的方法能夠實現無人機SAR雷達視景仿真的功能，為無人機雷達載荷視景仿真提供一種新的技術途徑，并在某型無人機仿真訓練中得到應用。

關鍵詞：無人機；雷達載荷；視景仿真

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

1 引 言

目前無人機雷達載荷多以SAR雷達為主。而對于無人機SAR雷達的仿真通常有兩種方法：第一種為根據SAR系統工作原理，根據地物反射后得到雷達回波數據，然后再通過成像處理算法得到SAR圖像［1］；另一種是直接從SAR圖像的構成出發，根據SAR圖像的乘法模型，直接模擬地物后向散射系數和噪聲，再將模擬的后向散射系數與模擬斑點噪聲的圖像相乘得到模擬 SAR的圖像［2］。第一種方法要求從雷達發射波束進行模擬，然后計算反射回波數據，直到獲得SAR圖像為止，計算量大，計算時間長；第二種方法計算簡單，但是模擬的地物反射截面積數據與實際差別較大，不易形成廣泛應用。

本文在對SAR圖像視景仿真技術深入研究的基礎上，提出了一種新的基于三維場景的SAR圖像生成方法。此方法以實測的地物RCS數據為基礎來生成SAR雷達的仿真圖像，大大增加了SAR雷達圖像的真實度；在SAR圖像生成過程中，本文采用了最新的圖像渲染技術GLSLang（OpenGL Shading Language）渲染器，大大提高了SAR圖像的渲染速度，節省了仿真時間。

2 SAR雷達成像原理

2.1 SAR雷達反射回波的計算

根據SAR雷達的原理可知［7］，雷達載機在飛臨成像區域時，其幾何關系如圖所示。