(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111432069.8 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 上海无线电设备研究所 地址 200233 上海市闵行区中春路15 55号 (72)发明人 周春花　魏维伟　郑鑫　张学成　 程冕之　 (74)专利代理 机构 上海元好知识产权代理有限 公司 31323 代理人 南慧荣　徐雯琼 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 16/74(2019.01) G06T 7/20(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种光学引擎和电磁成像双模动目标同步 仿真方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种光学引擎和电磁成像双 模动目标同步仿真方法和系统， 该方法包含： S1、 生成目标的空间三维轨迹、 空间三维姿态以及目 标与光学引擎的相对位置关系； S2、 生成目标的 光学帧动态序列图像； S3、 基于目标的三维物理 模型， 生成与光学帧动态序列图像匹配的电磁帧 动态序列图像； S4、 将目标的电磁帧动态序列图 像、 光学帧动态序列图像和目标的空间三维轨 迹、 空间三维姿态信息集成后可视化演示。 其优 点是： 该方法针对典型空中飞机类动态目标， 通 过光学引擎和电磁仿真技术进行光学照射和电 磁辐射量化 建模， 完成对空中动目标光学和电磁 成像双模态快速、 批量仿真， 该方法所生成的双 模动态图像帧序列， 可为动目标检测跟踪与识别 研究提供 数据支撑 。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 114139370 A 2022.03.04 CN 114139370 A 1.一种光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特 征在于， 包 含： S1、 生成目标的空间三维轨 迹、 空间三维姿态以及目标与光学引擎的相对位置关系； S2、 生成目标的光学帧动态序列图像； S3、 基于目标的三维物 理模型， 通过批量仿真， 生成与光学帧动态序列图像匹配的电磁 帧动态序列图像； S4、 将目标的电磁帧动态序列图像、 光学帧动态序列图像和目标的空间三维轨迹、 空间 三维姿态信息集成后可视化演示。 2.如权利要求1所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特征在于， 所 述步骤S1中， 生成目标的空间三维轨迹、 空间三维姿态以及目标与光学引擎的相对位置关 系包含： 设置目标飞行的初始参数； 设置光学引擎的跟随模式， 使其 运行时视角始终跟随 目标； 基于动力学模型， 控制目标的飞行动作； 获取目标在各飞行动作下每一帧的位姿； 保存动态帧序列图像和轨 迹， 生成目标的轨 迹文件； 计算光学引擎与目标的相对位置以及每 个时刻相对于目标的视角。 3.如权利要求1所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特 征在于， 所述步骤S 1中， 通过模拟航迹生成器生成目标的空间三维轨迹和空间三维姿态的六自 由度位姿； 或， 所述步骤S1中， 直接导入现有的目标的空间三维轨迹和空间三维姿态 的六自由度 位姿数据。 4.如权利要求1所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特 征在于， 所述步骤S1中， 光学引擎采用Unity或Unreal交互驱动， 电磁仿真采用CST、 HFSS或 FEKO。 5.如权利要求1所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特征在于， 步 骤S2具体包 含： 导入所需仿真目标的三维物理模型； 导入不同场景的光照和天空背景， 以模拟不同背景； 设置光学引擎 为光学摄像机模式， 并提供相应的焦距与视场参数； 设置光学摄 像机的位置与姿态以及拍摄的帧率速度控制； 根据光学引擎的帧率得到每帧图像的时间戳； 在轨迹文件中找到每个时间戳相应的最近邻点， 以最近邻点的位置和姿态信 息作为当 前时刻目标模型的六自由度信息， 实现轨 迹离散化； 开始仿真； 获取第一帧光学图像； 初始化跟踪目标； 根据核相关滤波算法跟踪目标； 将跟踪结果实时传输 到光学引擎中， 调整光学引擎 光轴， 使得目标在图像中心区域； 导入下一帧轨 迹信息， 获取 下一帧光学图像， 直至生成目标运动的光学帧动态序列。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114139370 A 26.如权利要求1所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特征在于， 所 述步骤S3具体包 含： 导入目标三维物理模型并进行 预处理； 通过参数设置自动化脚本设置电磁成像参数； 根据雷达相干处理时间间隔对轨迹采样， 根据给定的雷达相干处理时间间隔， 生成相 应的起始与结束时刻； 基于每个起始和结束时刻， 在目标轨迹信息时间戳序列中找到最近邻点， 并获取相干 处理时间间隔起始与结束时刻、 各自相应的目标六自由度信息， 作为 目标成像的起始位置 和结束位置； 根据雷达在目标坐标系的相对位置计算雷达相对于目标的起始视角和结束视角， 采用 目标从起始视角旋转到结束视角的转台模型近似目标的雷达电磁成像过程； 旋转电磁工作平面， 使得电磁工作平面与目标近似旋转方向平行； 计算每次雷达相干成像过程中的目标回波信号； 对目标批量成像， 生成动目标的电磁帧序列图像。 7.如权利要求6所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法， 其特 征在于， 所述预处 理包含： 精细化的三角面片贴片以及电磁仿真一 致性； 通过大面元物理光学算法计算目标回波信号； 通过距离多普勒成像算法对目标批量成像。 8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真 方法的系统， 其特 征在于， 包 含： 目标六自由度位姿生成模块， 其用于生成 目标的六自由度位置与姿态以及目标与光学 引擎的相对位置 关系， 其中， 所述目标的六自由度位置与姿态包含目标的空间三维轨迹、 空 间三维姿态； 光学帧序列生成模块， 其接收所述目标六自由度位姿生成模块生成的数据， 所述光学 帧序列生成模块用于生成目标的光学帧动态序列图像； 电磁成像帧序列生成模块， 其接收所述目标六自由度位姿生成模块生成的数据， 所述 电磁成像帧序列生成模块 生成动目标的电磁帧动态序列图像。 9.如权利要求8所述的采用所述光学引擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法的系 统， 其特征在于， 所述 光学帧序列生成模块包 含： 场景适配导入 模块， 其用于导入不同的场景光照和天空背景， 以模拟不同背景； 光学引擎跟踪模块， 其基于目标在成像后的位置信息调整光学引擎光轴， 以实时跟踪 目标运动； 图像帧序列生成模块， 第 一目标六自由度位姿导入模块将步骤S1生成的目标的位姿数 据导入到所述图像帧序列生成模块中， 生成目标光学帧图像序列。 10.如权利要求8所述的采用所述光学引 擎和电磁成像双模动目标同步仿真方法的系 统， 其特征在于， 所述电磁成像帧序列生成模块包 含： 离散预处理模块， 第二目标六自由度位姿导入模块将步骤S1生成的目标的位姿数据导 入到所述离散预处理模块中， 所述离散预 处理模块将目标的位姿 数据和时间戳数据处理成 可供电磁仿真的离 散化数据；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114139370 A 3