空间电磁环境可视化系统的研究与应用穆兰1,任磊1,吴迎年1,2,刘登坤1，沈月伟1,张霖1(1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京;2.北京信息科技大学自动化学院,北京)摘要：设计并实现了一个空间电磁环境可视化系统，能够对空间电磁环境中的地形与电磁数据进行统一建模，解析并作可视化映射，从二维、三维空间等多个维度对电磁场进行可视化处理，实现了电磁分布态势、等值线、传播方向路径等多种形式的电磁环境可视化方法，该系统能够为用户提供一种更为高效的空间电磁环境可视化分析工具。关键词：电磁环境；计算机仿真；可视化；电磁态势；电磁传播路径：TP391.9文献标识码：A：1004-731X(2011)04-ResearchandApplicationonVisualizationSystemofSpatialElectromagneticEnvironmentMULan1,RENLei1,WUYing-nian1,2,LIUDeng-kun1,SHENYue-wei1,ZHANGLin1(1.CollegeofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity,Bei激ng,China;2.CollegeofAutomation,Bei激ngInformationScienceandTechnologyUniversity,Bei激ngl00192,China)Abstract:Avisualizationsystemofspatialelectromagneticenvironmentwasdesignedandrealized.Thesystemrealized2Dand3Dvisualizationofelectromagneticfieldwithelectromagneticdistributionsituation,isograms,andpropagationdirectionandpath.Theapplicationresultshowsthattheprototypesystemcanprovidetheuseranefficientvisualizationtoolofspatialelectromagneticenvironment.Keywords:electromagneticenvironment;computersimulation;visualization;electromagneticsituation;electromagneticpropagationpath引言1电子战已经成为现代战争的主要形式和手段，无论战场通讯、作战指挥还是战场直接对抗，电磁波都发挥着重要的作用。然而当前对电磁场强度的测量大多依靠专门的接收或探测设备，对于大范围电磁场覆盖情况的检测，将是浩大甚至难以实现的工程。而且，电磁场本身的不可见性大大增加了对其进行分析的难度。因此，对空间电磁环境仿真及其可视化的研究，对于现代电子战具有极其重要的意义，也是当前的研究热点[1-4]。对电磁场进行仿真并可视化的目的是为了辅助用户进行分析与决策，这需要从二维、三维空间等多个维度对电磁场进行可视化处理，并提供直观的可视化形式辅助用户洞悉空间电磁场分布的态势、电磁传播的方向与强度等规律。目前，国内外在电磁场的直观图形表示、三维网格消隐、实体显示、三维场等值着色等方面已取得了一定成果[5-8]。由美国空间和海军作战系统中心开发的高级折射效应预测系统(AdvancedRefractiveEffectsPredictionSystem，AREPS)可以得到复杂环境下电波传播特性，目前主要应用于美国海军各基地的指挥自动化、雷达、电子战和军事通信系统，为其战场态势评估提供电磁环境参考数据[9]，但是该系统只实现了二维电磁空间剖面态势表示，并未实现三维电磁可视化。文献[6]使用虚拟现实建模语言(VRML)以等值线和带方向的箭头和来动态表示电磁，但缺乏电磁场强度的连续分布态势。文献[8,10]对基于3D球面的电磁环境体可视化及复杂环境下雷达作用范围等做了相关研究，实现了3D球面地形上的电磁能量体数据的分层网格的渲染，用颜色及颜色透明度来表示电磁能量的强弱；文献[11,12]中实现了电磁环境可视化系统，采用直接体绘制、面绘制、切片绘制的方法对电磁数据进行了可视化。但是二者均未并未体现电磁波的传播方向及传播路径。文献[13]对雷达用五种颜色标注来表示战场电磁威胁等级，但并未表现出空间电磁1收稿日期：2009-01-08修回日期：2010-09-30基金项目：北京市属高等学校人才强教深化计划中青年骨干人才项目(PHR)作者简介：穆兰(1986-)，女，山西人，硕士生，研究方向为现代仿真与虚拟技术；任磊(1979-)，男，山东人，博士后,研究方向为建模与仿真、可视化；吴迎年(1976-),男,河北人,博士生,讲师,研究方向为建模理论与仿真、网络控制系统等；张霖(1966-),男,天津人,博士,教授，博导，研究方向为建模与仿真、复杂系统集成、软件工程等。环境中的电磁分布态势。文献[14]中构建了针对海战场的复杂电磁环境...