一种用于机载合成视景的地形调度方法技术

本发明专利技术提出一种适用于机载合成视景的地形调度方法，首先实时计算当前是否需要调度地形，但需要时计算所需调度的地形，并进行预处理，将调度后的地形传递给视景渲染程序，完成一次完整的地形调度过程。本发明专利技术提高合成视景在资源受限的嵌入式平台运行的调度效率，提高合成实景系统实时性，同时满足适航规章及咨询通告对合成视景系统在精度和安全性方面的要求。采用本方法，不仅可以满足地形调度的实时性的要求，提高了地形调度的效率，而且减少了合成视景地形调度的计算需求。经过试验平台验证，本方法可以有效的满足机载合成视景对地形调度的要求，地形数据可以无缝切换。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机载合成视景的地形调度方法
本专利技术属于机载合成视景技术，涉及一种适用于机载合成视景的地形调度方法。
技术介绍
飞机驾驶员视觉受限是目前世界范围内严重飞行事故的主要因素之一。为了解决这个问题，各国的研究机构投入了大量的人力和物力用于开发新的飞机座舱显示技术。合成视景系统就是在这个背景下应运而生的。合成视景是一种利用地形数据、障碍物数据、机场跑道数据生成三维虚拟视景，并将该虚拟视景与飞行仪表信息、指引信息、告警信息融合在一起的系统，是满足新一代大型民机在提升低能见度起飞和降落能力方面需求的新型组合显示系统(SVS,EVS,HUD)的关键组成部分之一。目前国外供应商提供的比较先进合成视景系统有柯林斯提供的ProLine系列，以及霍尼韦尔提供的SmartView系列产品，上述产品均在若干不同机型上得到了适航取证，其中，三维地形调度技术是其中的关键技术。国内尚没有相关机载产品，一方面是因为机载计算平台资源受限，另一方面是因为大规模的地形调度，数据传输和计算量巨大，通常的调度方法难以保证实时性，而且在内存占用和CPU占用方面都比较高。实时性主要是指当前飞机飞出了当前地块，如何保证前方的合成视景所渲染的地形能够在不影响当前地形渲染的基础上，无缝加载进来，且进行无缝替换。内存占用和CPU占用，是指机载计算平台内存和CPU资源受限，地形调度方法应能够具有低内存占用，低CPU占用。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出一种用于机载合成视景的地形调度方法，在合理的组织调度范围，采用有效的调度方法，来满足三维地形调度在实时性上的严苛要求，同时降低了CPU和内存占用。该方法原理如图1所示，即将地形分为9组，以九宫格作为地形调度的组织方式。按照一定的计算方法，进行地形调度的调入及调出。基于上述原理，本专利技术的技术方案为：所述一种适用于机载合成视景的地形调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据飞机当前所在位置的纬度Latitude和经度Longitude，确定飞机当前位置所在地块的纬度Dem_latitude和经度Dem_longitude，其中地块大小由UTM投影的全球栅格数字高程数据中经纬度1°×1°确定；如果Latitude>＝0，则Dem_latitude＝(int)Latitude；如果Latitude<0，则Dem_latitude＝(int)Latitude-1；如果Longitude>＝0，则Dem_longitude＝(int)Longitude；如果Longitude<0，则Dem_longitude＝(int)Longitude-1；通过(Dem_longitude,Dem_Latitude)能够索引到所需的地块；步骤2：根据飞机当前所在位置，确定显示所需的9宫格地块为：飞机当前位置所在地块，以及以飞机当前位置所在地块为中心的左上、左中、左下、右上、右中、右下、中上、中下方位的8个地块；9个地块的纬度矩阵为：9个地块的经度矩阵：步骤3：在飞机飞行过程中，若同时满足以下两个条件，则判断需要进行显示地形调度，并进入步骤4；条件1：飞机当前位置所在地块不是显示的9宫格地块中的中心地块；条件2：条件1持续时间达到设定时长；步骤4：根据飞机当前位置，按照步骤1和步骤2的方法，得到飞机当前位置对应的9宫格地块，并与目前内存中已经显示的9宫格地块进行比对，得到需要调度出内存的地块以及需要调度加载到内存中的地块；步骤5：对需要调度加载到内存中的地块的地形数据进行预处理：将地形数据中的地理坐标转换为以地心为参考的ECEF坐标系下的三维坐标；步骤6：通过共享内存的方式将调度后的数据传递给视景渲染程序，完成一次完整的地形调度过程。有益效果本专利技术的优点在于：1)降低了地形调度对内存的需求，以适应嵌入式平台的计算资源。如图1所示，地形调度控制在9块以内，即保证了地形调度数据量受控，也能满足机载合成视景对地形渲染范围的要求。2)降低了对CPU的占用，通过步骤3判断，只有在适合的条件下，才进行调度，目前实测，约10分钟会发生一次调度，显著的降低了对CPU占用。3)通过真实目标平台试验验证，实时性可以满足严苛的机载实时性要求，机载合成视景规范要求不低于15帧，这就要求一次地形调度的时间应<1/15秒，本方法实测的地形调度切换时间为步骤7所需的时间，目前实测<1/30秒。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1：本专利技术所涉及到的地形调度示意图。图2：本方法的处理流程图，表示一次完整的地形调度处理流程。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的主要内容是通过一种算法，计算出合成视景渲染过程中所需要的地形数据，并对地形进行无缝调度切换，降低了地形调度对内存和CPU的占用，从而提高了地形调度的效率。本专利技术原理如图1所示，即将地形分为9组，以九宫格作为地形调度的组织方式。按照一定的计算方法，进行地形调度的调入及调出。具体包括以下步骤：步骤1：根据飞机当前所在位置的纬度Latitude和经度Longitude，确定飞机当前位置所在地块的纬度Dem_latitude和经度Dem_longitude，其中地块大小由UTM投影的全球栅格数字高程数据中经纬度1°×1°确定；如果Latitude>＝0，则Dem_latitude＝(int)Latitude；如果Latitude<0，则Dem_latitude＝(int)Latitude-1；如果Longitude>＝0，则Dem_longitude＝(int)Longitude；如果Longitude<0，则Dem_longitude＝(int)Longitude-1；通过(Dem_longitude,Dem_Latitude)能够索引到所需的地块，如(30，120)地形块名称为N30E120。步骤2：根据飞机当前所在位置，确定显示所需的9宫格地块为：飞机当前位置所在地块，以及以飞机当前位置所在地块为中心的左上、左中、左下、右上、右中、右下、中上、中下方位的8个地块；9个地块的纬度矩阵为：9个地块的经度矩阵：步骤3：在飞机飞行过程中，若同时满足以下两个条件，则判断需要进行显示地形调度，并进入步骤4；条件1：飞机当前位置所在地块不是显示的9宫格地块中的中心地块；条件2：条件1持续时间达到设定时长。步骤4：根据飞机当前位置，按照步骤1和步骤2的方法，得到飞机当前位置对应的9宫格地块，并与目前内存中已经显示的9宫格地块进行比对，得到需要调度出内存的地块以及需要调度加载到内存中的地块；如图1(a)所示，中间黑色边框中的9个地块为目前视景系统正在渲染的地形，假设当前满足步骤3判断，且飞机所在当前地块在飞机显示地形矩阵的地块1中，则以飞机显示地形矩阵的地块1为当前飞机所在地块，按照步骤2计算所需的地块，计算所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于机载合成视景的地形调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据飞机当前所在位置的纬度Latitude和经度Longitude，确定飞机当前位置所在地块的纬度Dem_latitude和经度Dem_longitude，其中地块大小由UTM投影的全球栅格数字高程数据中经纬度1°×1°确定；如果Latitude>＝0，则Dem_latitude＝(int)Latitude；如果Latitude<0，则Dem_latitude＝(int)Latitude‑1；如果Longitude>＝0，则Dem_longitude＝(int)Longitude；如果Longitude<0，则Dem_longitude＝(int)Longitude‑1；通过(Dem_longitude,Dem_Latitude)能够索引到所需的地块；步骤2：根据飞机当前所在位置，确定显示所需的9宫格地块为：飞机当前位置所在地块，以及以飞机当前位置所在地块为中心的左上、左中、左下、右上、右中、右下、中上、中下方位的8个地块；9个地块的纬度矩阵为：

【技术特征摘要】
1.一种适用于机载合成视景的地形调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据飞机当前所在位置的纬度Latitude和经度Longitude，确定飞机当前位置所在地块的纬度Dem_latitude和经度Dem_longitude，其中地块大小由UTM投影的全球栅格数字高程数据中经纬度1°×1°确定；如果Latitude&gt;＝0，则Dem_latitude＝(int)Latitude；如果Latitude&lt;0，则Dem_latitude＝(int)Latitude-1；如果Longitude&gt;＝0，则Dem_longitude＝(int)Longitude；如果Longitude&lt;0，则Dem_longitude＝(int)Longitude-1；通过(Dem_longitude,Dem_Latitude)能够索引到所需的地块；步骤2：根据飞机当前所在位置，确定显示所需的9宫格地块为：飞机当前位置所在地块，以及以飞机当前位置所在地块为中心的左上、左中、左下、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兵兵，黄程，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41