Методы и средства определения видимости при сканировании земной поверхности

• Автор: Польский, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
Глава 1 Задачи видимости, возникающие при сканировании поверхности Земли, анализ существующих методов их решения

1.1 Радиолокационные системы бокового обзора.

1.2 Задачи видимости в РЛС бокового обзора.

1.3 Требования к методам решения задачи видимости в РЛС бокового обзора.

1.4 Анализ существующих методов решения задачи видимости

1.4.1 Методы удаления скрытых линий и поверхностей

1.4.2 Методы расчта освещения

1.4.3 Методы построения потенциально видимых множеств, решение задачи видимости для площадокполигонов.
1.4.4 Нахождение пронизывающих прямых.
1.5 Решение одиночной задачи видимости существующими методами
1.5.1 Решение задачи видимости на плоскости.
1.5.2 Решение задачи видимости в пространстве.
1.5.3 Использование комплекса видимости.
1.6 Анализ возможности использования существующих методов определения видимости в рассматриваемых условиях
1.7 Выводы
Глава 2 Разработка метода решения задачи видимости на базе перехода в
пространство отрезков видимости
2.1 Решение задачи видимости для точечных площадок
2.1.1 Видимость точкаточка.
2.1.2 Видимость точкаотрезок
2.1.3 Видимость точкаполигон.
2.2 Решение задачи видимости для произвольных площадок.
2.2.1 Видимость отрезокотрезок
2.2.2 Видимость отрезокполигон
2.2.3 Видимость полигонполигон
2.3 Обобщение алгоритма решения задачи видимости.
2.4 Применение алгоритма для решения задачи видимости при сканировании поверхности Земли.
2.5 Выводы.
Глава 3 Разработка метода формирования проблемноориентированной
цифровой карты местности для решения задачи видимости.
3.1 Хранение информации о карте местности
3.2 Формирование заслонок и площадок для решения задачи видимости .
3.3 Отсеивание лишних заслонок при решении единичной задачи видимости
3.4 Решение задачи видимости для двух отрезков в пространстве
3.5 Выводы.
Глава 4 Пакет программ решения задачи видимости при сканировании земной
поверхности результаты эксперимента
4.1 Состав программного пакета.
4.2 Характеристики программы расчета видимости.
4.3 Оценка эффективности разработанного метода для решения задачи видимости.
4.4 Внедрение разработанных методов и структур.
4.5 Выводы.
Заключение
Список использованной литературы


В качестве примера, можно привести этаж здания, когда из каждой комнаты видимы лишь несколько соседних комнат, а все остальные - невидимы. Существующие методы используют это обстоятельство, что позволяет им значительно сократить время расчётов. В случае с ландшафтом (открытым пространством), невидима лишь малая часть объектов, а большинство - видимы, поэтому время работы существующих методов приближается к верхним оценкам. Достичь более высокой скорости расчетов можно двумя способами. Во-первых, с помощью увеличения скорости вычислений, повышая быстродействие вычислительной системы и оптимизируя программу. Во-вторых, с помощью более эффективных методов решения. Если с помощью первого способа можно увеличить быстродействие лишь в несколько раз, то более эффективный метод позволит достичь увеличения скорости вычислений на несколько порядков. Например, если удастся снизить степень зависимости времени вычислений от количества заслонок хотя бы на единицу. Таким образом, требуется метод, который позволит решать поставленные задачи более эффективно, чем существующие методы. Главным критерием эффективности является время решения. Как было показано выше, существующие методы анализа видимости для общих случаев требуют больших вычислительных затрат. Задачи видимости для частного случая можно решать более эффективно, чем такие общие задачи анализа. Если ровные участки наблюдаемых дорог аппроксимировать отрезками прямых, то вместо анализа видимости между площадками-полигонами, достаточно определить видимость между двумя отрезками: отрезком дороги и отрезком траектории самолета. Кроме метода решения задачи видимости, требуется разработать способ представления данных о ландшафте, который позволит отсеивать заслонки, не влияющие на видимость между заданной парой площадок. Как правило, на видимость между двумя площадками влияет лишь некоторая часть заслонок. Определив, какие заслонки не влияют на видимость, можно значительно увеличить скорость решения задачи видимости, так как время её решения зависит от числа заслонок. Простой способ отсеять лишние заслонки - их последовательный перебор и проверка того, влияют они на видимость, или нет. Этот способ требует времени, пропорционального количеству заслонок. Так как количество заслонок, которыми представлен ландшафт велико, то требуется более эффективный метод, позволяющий отсеивать сразу группы заслонок, не проверяя каждую из них. Цели исследования. Как отмечалось выше, существующие методы решения задачи видимости требуют большого времени и не подходят для решения задач, возникающих при сканировании поверхности Земли. Поэтому целью данной работы является разработка метода и построение на его основе алгоритма для быстрого решения задачи видимости между площадками-отрезками для ландшафтов, аппроксимированных полигонами. Научная новизна. Разработан новый метод решения задачи видимости на плоскости и в трёхмерном пространстве, позволяющий получить полное непрерывное множество возможных отрезков видимости между площадками-отрезками. N - количество заслонок. Разработан способ хранения данных цифровой карты местности и алгоритм для выборки из нее заслонок на определенном участке карты. Способ основан на использовании тетрарного дерева. В данной работе рассмотрены особенности его применения для решения задачи видимости. Практическая ценность. РЛС бокового обзора. Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ. На защиту выносятся. Разработанный способ хранения данных цифровой карты местности и алгоритм для эффективной выборки из нее заслонок на определенном участке карты. Структура и объем диссертации. Приложение к диссертации представлено на 2-х страницах. Земли с помощью РЛС БО, проведён анализ существующих методов и алгоритмов решения задачи видимости, сделана оценка их эффективности для решения задачи видимости возникающей при сканировании земной поверхности. РЛС БО, приведены его результаты его работы, исследованы характеристики нового метода решения задачи видимости. Для сравнения рассмотрены показатели еще двух существующих методов определения видимости.