CN111435358B - 一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法 - Google Patents

一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法。所述方法包含在地形数据库中提取缓冲地形数据模块S。根据飞机初始位置在缓冲地形数据模块S中首先提取A地形数据区域，飞机在A地形数据区域中飞行，B地形数据区域作为备用区域。当飞机某时刻的位置距离飞机初始时刻的位置距离达到设定值L时，在缓冲地形数据模块S中开始提取新的地形数据，用以更新B地形数据区域。T时刻后，A、B地形数据区域进行切换。根据显示屏幕大小、显示量程以及飞机当前位置，在A地形数据区域或B数据地形区域中提取显示地形数据模块并输出至显示界面。用上述地形数据库双冗余设计方法可减少地形显示卡顿现象。

Description

一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法
技术领域
本发明涉及一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，包括直升机直升机增强型近地告警系统、运输机增强型近地告警系统、轰炸机增强型近地告警系统等。
背景技术
地形显示是增强型近地告警系统告警功能的重要组成部分，流畅、清晰的地形显示画面可以为飞行员带来更舒适的视觉感知，同时也可以有效的预防可控飞行撞地事故发生。
地形显示根据飞机当前位置在地形数据库中提取部分地形数据模块；根据显示量程将提取的地形数据模块显示到界面中。然而在地形数据模块切换时刻或者提取过程中会遇到显示画面卡顿现象。严重影响了增强型近地告警系统的可视性，既而影响飞行员对周围态势的感知能力。
本文提供了一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，该方法通过设置缓冲地形数据模块S、双冗余地形数据区域，在地形显示过程中完成地形数据提取、加载、更新等功能，有效减少了地形提取、加载、更新的等待时间。
发明内容
由于在增强型近地告警中地形显示会遇到卡顿现象，所以本发明设计一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的方法。
根据本发明，所述的一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于：
a根据飞机初始位置确定欲提取地形数据模块，并将提取的地形数据模块进行拼接，组成缓冲地形数据模块S。
b根据飞机初始位置在缓冲地形数据模块S中首先提取A地形数据区域，飞机在A地形数据区域中飞行。当飞机某时刻的位置距离飞机初始时刻的位置距离达到设定值L时，在缓冲地形数据模块S中开始更新B地形数据区域。T秒后(T与飞机飞行速率、飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关，确保飞机在T秒内B地形数据区域可更新完毕且T秒时飞机仍不能飞出A地形数据区域边界)，A、B地形数据区域进行切换。切换后，飞机在B地形数据区域中飞行，A地形数据区域作为备用区域。
c根据显示屏幕大小、显示量程，在A地形数据区域或B数据地形区域中提取显示地形数据模块并输出至显示界面。
进一步地，
以飞机当前经纬度点为中心，上下左右各扩展0.5°，形成一个正方形。计算正方形的四个顶点的经纬度坐标。
进一步地，
地图信息在地形数据库中以1°×1°的模块进行存储。在地形数据库中确定正方形4个顶点坐标的位置。提取正方形4个顶点坐标所在的1°×1°的模块，并按照相邻顺序进行拼接，形成缓冲地形数据模块S。
进一步地，
因为1°×1°的地形模块大小大约等于108km×108km，所有设置A、B地形数据区域的大小为108km×108km。
进一步地，
假设初始时刻飞机在A地形数据区域中飞行，记录飞机初始时刻位置，并标记为O点。假设某时刻飞机当前时刻位置为D，D点与O点的距离为记为h。
当飞机不再处于以O点为中心以L为半径的圆形区域内时，B地形数据区域开始更新，即当h＝L时，B区域开始更新。
B地形数据区域更新时，以D点为中心，上下左右各扩展54km。
飞机飞到D点后再过T秒，A、B地形数据区域进行切换(T与飞机飞行速率、飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关，确保飞机在T秒内B地形数据区域可更新完毕且T秒时飞机仍不能飞出A地形数据区域边界)，此时飞机在B地形数据区域中飞行。
进一步地，
半径L计算方法：
A＝108km
ΔLAD＝V·35(V为飞机当前地速)
ΔD与飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关。
判断某一时刻飞机与原点O之间的实际距离h，计算方法如下：
设飞机当前时刻处于D，D的经纬度坐标为(LD,BD)，将D点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xD,yD)，将O点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xO,yO)。则：
进一步地，
利用高斯投影将球面经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标。转换模型如下：
其中(x,y)为投影之后的高斯平面直角坐标，单位m，B为大地纬度，单位弧度，X为子午线弧长，单位m，其中l"＝L-L0是经度L与中央子午线L0差值，单位秒，中央子午线的计算公式如下：
其它相关参数可以利用WGS84椭球参数计算获取。
t＝tanB,η2＝e'2cos2B,
其中a＝6378137.0000m，e2＝0.0066943799013，ρ″＝206265
高斯投影正算在计算平面直角坐标系x坐标时，需要首先计算子午线弧长X，根据大地测量学的基本原理，子午线弧长的计算公式如下：
其中a0,a2,a4,a6,a8为常数，可以根据下面的公式计算：
进一步地，
飞机位于显示器正下方中点处。显示器的边长为l，显示量程为RANGE。根据飞机当前的经纬度位置，计算显示器四个顶点的位置坐标。设计一个正南正北方向的外围矩形，外围矩形包含显示器四个顶点的坐标，且使该外围矩形面积最小。根据显示器四个顶点的位置坐标，可以计算外围矩形的四个顶点经纬度坐标。根据外围矩形的四个顶点经纬度坐标在A或B地形数据区域中提取外围矩形中的高程值，并显示。
在步骤c中：
将外围矩形以图片的形式存储，并截取显示器有效显示面积。
本发明的优势包括：
该设计方法有效的解减少了增强型近地告警系统在加载、切换地形数据模块时地形显示卡顿现象。
附图说明
图1为缓冲地形数据模块S提取示意图；
图2双冗余A、B地形数据区域示意图；
图3为外围矩形设计示意图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
参考图1，缓冲地形数据模块S提取示意图。三角形代表飞机当前位置，以飞机当前经纬度点为中心，上下左右各扩展0.5°，形成一个正方形。计算正方形的四个顶点的经纬度坐标。地图信息在地形数据库中以1°×1°的模块进行存储。在地形数据库中确定正方形4个顶点坐标的位置。提取正方形4个顶点坐标所在的1°×1°的模块，并按照相邻顺序进行拼接，形成缓冲地形数据模块S。
参考图2，双冗余A、B地形数据区域示意图。O点代表飞机初始位置。D点代表B地形数据区域更新时刻飞机位置。设置A、B地形数据区域的大小为108km×108km。
假设初始时刻飞机在A地形数据区域中飞行，记录飞机初始时刻位置，并标记为O点。假设某时刻飞机当前时刻位置为D，D点与O点的距离为记为h。
当飞机不再处于以O点为中心以L为半径的圆形区域内时，B地形数据区域开始更新，即当h＝L时，B区域开始更新。B地形数据区域更新时，以D点为中心，上下左右各扩展54km。
半径L计算方法：
A＝108km
ΔLAD＝V·35(V为飞机当前地速)
ΔD与飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关。
判断某一时刻飞机与原点O之间的实际距离h，计算方法如下：
设飞机当前时刻处于D，D的经纬度坐标为(LD,BD)，将D点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xD,yD)，将O点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xO,yO)。则：
假设飞机飞到D时h＝L，再过T秒A、B地形数据区域进行切换(T与飞机飞行速率、飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关，确保飞机在T秒内B地形数据区域可更新完毕且T秒时飞机仍不能飞出A地形数据区域边界)，此时飞机在B地形数据区域中飞行。
参考图3：外围矩形设计示意图。其中EFGH代表显示器的四个顶点。ABCD代表包含EFGH四个顶点且面积最小的外围矩形。M点代表飞机位置，位于显示器正下方中点处。显示器的边长为l，显示量程为RANGE。根据飞机当前的经纬度位置，计算显示器四个顶点的位置坐标。
设计一个正南正北方向的外围矩形，外围矩形包含显示器四个顶点的坐标，且使该外围矩形面积最小。根据显示器四个顶点的位置坐标，可以计算外围矩形的四个顶点经纬度坐标。根据外围矩形的四个顶点经纬度坐标在A或B地形数据区域中提取外围矩形中的高程值，并显示。
参考图4：一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，以框4-1根据飞机初始位置确定欲提取地形数据模块，并将提取的地形数据模块进行拼接，组成缓冲地形数据模块S。
在框4-1处，根据飞机初始位置在缓冲地形数据模块S中首先提取A地形数据区域，飞机在A地形数据区域中飞行，B地形数据区域作为备用区域。当飞机某时刻的位置距离飞机初始时刻的位置距离达到设定值L时，在缓冲地形数据模块S中开始更新B地形数据区域。T时刻后，A、B地形数据区域进行切换。切换后，飞机在B地形数据区域中飞行，A地形数据区域作为备用区域。
在框4-3处，根据显示屏幕大小、显示量程，在A地形数据区域或B数据地形区域中提取显示地形数据模块并输出至显示界面。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于，包含有以下步骤，
步骤a，根据飞机初始位置确定欲提取地形数据模块，并将提取的地形数据模块进行拼接，组成缓冲地形数据模块S；
步骤b，根据飞机初始位置在缓冲地形数据模块S中首先提取A地形数据区域，飞机在A地形数据区域中飞行，当飞机某时刻的位置距离飞机初始时刻的位置距离达到设定值L时，在缓冲地形数据模块S中开始提取并更新B地形数据区域，T秒后，A、B地形数据区域进行切换，切换后，飞机在B地形数据区域中飞行，A地形数据区域作为备用区域；以及，
步骤c，根据显示屏幕大小、显示量程，在A地形数据区域或B数据地形区域中提取显示地形数据模块并输出至显示界面；
在步骤a中，以飞机当前经纬度点为中心，上下左右各扩展0.5°，形成一个正方形，计算正方形的4个顶点的经纬度坐标，地图信息在地形数据库中以1°×1°的模块进行存储，在地形数据库中确定正方形4个顶点坐标的位置，提取正方形4个顶点坐标所在的1°×1°的模块，并将1°×1°的模块按照相邻顺序进行拼接，形成缓冲地形数据模块S；
在步骤b中，设置A、B地形数据区域的大小为108km×108km；假设初始时刻飞机在A地形数据区域中飞行，记录飞机初始时刻位置并标记为O点，假设某时刻飞机当前时刻位置为D点，D点与O点的距离为h，当飞机不再处于以O点为中心以L为半径的圆形区域内时，B地形数据区域开始更新，即当h＝L时，B地形区域开始更新；B地形数据区域更新时，以D点为中心，上下左右各扩展54km，飞机飞到D点后再过T秒A、B地形数据区域进行切换，切换后飞机在B地形数据区域中飞行。
2.根据权利要求1所述的一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于：半径L计算方法：
A＝108km
ΔLAD＝V·35
ΔD与飞机水平定位精度、更新B地形数据区域总时间、数据库定位精度相关，V为飞机当前地速。
3.根据权利要求1所述的一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于：判断某一时刻飞机与原点O之间的实际距离h，计算方法如下：设飞机当前时刻处于D，D的经纬度坐标为(LD,BD)，将D点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xD,yD)，将O点的经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标为(xO,yO)，则：
4.根据权利要求3所述的一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于：利用高斯投影将球面经纬度坐标转换为平面坐标系中的坐标。
5.根据权利要求1所述的一种减少前视预测告警中地形显示卡顿的设计方法，其特征在于，在步骤c中，飞机位于显示器正下方中点处，显示器的边长为l，显示量程为RANGE，根据飞机当前的经纬度位置，计算显示器四个顶点的位置坐标，设计一个正南正北方向的外围矩形，外围矩形包含显示器四个顶点的坐标，且使该外围矩形面积最小，根据显示器四个顶点的位置坐标，可以计算外围矩形的四个顶点经纬度坐标，根据外围矩形的四个顶点经纬度坐标在A或B地形数据区域中提取外围矩形中的高程值，并显示。
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