基于嵌入式系统的典型雷达航迹仿真与实现

1．3 目标飞行的雷达坐标

在雷达应用中，测定目标坐标常用极(球)坐标系统，空间任一目标的位置可用斜距D，方位角β，高低角θ来表示。在1．2节中为了简化，算出的都是单位时间增量△t内的坐标增量，但是在实际运算中，应该使用实时坐标值。假设目标在直角坐标系中的位置为(xt，yt，zt)，则有：

2 仿真流程

航迹仿真流程如图2所示。

3 仿真实现

嵌入式系统是指根据特定的应用及要求，采用特定的开发板和特定的操作系统运行应用程序的系统。一般来说，嵌入式系统具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点，与一般的PC系统相比，特别适合于要求实时和多任务的体系。

在对航迹进行可视化仿真时，选择Win CE嵌入式操作系统，在Visual Studio 2005开发平台上，采用Visual C#语言进行程序编写。

3．1 GDI+技术

GDI+技术指的是在．NET Framework 2．0中提供的二维图形、图像处理等功能，主要用于绘制各种图像图像，可以用于绘制各种数据图形、数学仿真等。目前，GDI+技术是在Windows窗体应用程序中以编程方式呈现图形的基本方法。

GDI+使用Graphies类来描述一个绘图表面，并提供该表面可以进行的所有绘图工作。当所需图像包含大量基本图形时，在内存中的Bitm-ap上绘图比直接在屏幕上绘图要快的多。所以应用GDI+技术绘图时，为了消除在画图时引起的屏幕抖动，常常采用双缓冲技术。其实质即在内存中事先开辟出一块空间作为缓冲区，绘制图片，再将缓冲区里的图片绘制到用户界面或输出终端。具体步骤为：

(1)创建一个指定大小的空位图Bitmap；

　 (2)调用Graphics类的FromImage静态方法，从该位图创建一个Graphics对象；

　 (3)利用创建的Graphics对象进行绘图；

　 (4)释放绘图资源；

　 (5)调用窗体的Paint事件，刷新窗体。

3．2 航迹坐标点的定位

GDI+中的作图函数建立在一个以像素为单位的逻辑坐标系中。该逻辑坐标系的原点是显示屏幕的左上角，并且y轴向下为正方向，x轴向右为正方向，如图3所示。在对航迹进行的可视化仿真，建立在对雷达PPI显示器进行模拟的基础上。因此，在做图中，需要将PPI显示的参数换算为以像素为单位的值。

这里需要定义一个意义为实际距离对应屏幕距离的全局比例尺m_Globalscale，单位：像素／m。假设系统所要模拟的PPI显示界面分辨率为240×240(像素)，且雷达最大作用范围为m_Range(m)，则有如下关系成立：

将圆心与屏幕PPI显示区中心点的偏移量，定义为x_set和y_set，以航迹上的A点为例，假设在t时刻，目标到达A点。其斜距离为D，单位m；方位角为β，单位为(°)。A点对应在屏幕上的斜距离为D1，单位像素；方位角β1，单位弧度；坐标为x_cur，y_cur，单位像素。根据上述分析可以得出：

3．3 航迹坐标点的动态显示

航迹的显示可以在模拟PPI显示器的绘图面上，调用drawlines()方法对所有的航迹点进行连线即可。但是为了实时地了解仿真目标的空中运动情况，往往还要同时实现航迹坐标点动态显示。重绘是一种经常被采用的方法，其思想是对PPI显示模拟界面上的静态显示部分进行重绘，将已经画好的航迹坐标点覆盖掉，再在新的界面背景上绘制新的航迹坐标点。

但是考虑到嵌入式系统在内存及处理速度方面的不足，每次重绘所调用大量的资源，势必会造成CPU资源的浪费，同时影响到整个系统的时效性。为了克服上述问题，保证整个系统运行的实时性，本文采取"背景复制"的方法来解决。总体来讲，实现的思想是：创建2个绘图面，在一个绘图面(g1)上绘制轨迹后再"贴在"另个绘图面(g2)上，并在g2上绘制更新的点迹坐标，当进入下个循环时新的轨迹图又再次贴在g2上，然后再在g2绘制新的点迹坐标，这样显示在窗体上始终只有运动的轨迹和随轨迹运动的图标，即可较为丰富地实现轨迹动态显示。

作者：张建惠，何 强，韩壮志 来源：现代电子技术