CN111627108B - 一种基于ar显示技术的通航机场低空航图显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法及系统，航空器临近机场或从机场起飞时，通航机场低空航图显示在头戴AR眼镜的视觉屏幕中，通航机场低空航图的显示包括有三维地理空间和与三维地理空间地理数据相关联的航图要素三维数据模型；所述航图要素三维数据模型包括：飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型，所述飞行程序数据模型是航空器从低空三维地理空间上限至机场跑道的下降航道上或上升航道上显示的一条连续的航道和航迹线，围绕航道和航迹线是一个“回字形”封闭式透明腔体。本发明为飞行员提供直观的进离场三维航图要素和属性信息作为飞行指引。

Description

一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法及系统

技术领域

本发明属于通用航空技术领域，涉及一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法及系统。

背景技术

目前通用航空尚没有完整的专业航图，《全国通航机场资料汇编》里只有机场平面图，目视飞行航图里没有飞行程序等重要航图要素和航行信息，更没有低空航图的电子飞行包（EFB）和三维产品。

目前民航飞行员所使用的电子飞行包（EFB）或者称为“电子航图”和“飞行程序”实质上是“电子版的纸质航图”。它虽是一款专业的航图软件，但航图的绘制方式与纸质版完全相同，其中最重要的飞行程序（包括仪表飞行程序和目视飞行程序）都是二维的，分为：水平剖面图和垂直剖面图，部分航图因为图幅等原因，其中一部分飞行程序和航路导航点等航图要素是不按比例绘制的，且每张航图都以单独文档的方式存储，存在：调取航行资料需要手工逐个点开不连续、显示屏幕容易反光、需要飞行员用手滑动屏幕操作不便，不同的跑道起降方向和不同的导航方式分为不同的航图显示，分散了驾驶员在飞行操纵和监控时的精力，并且，内置的定位与导航模块信号容易中断。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法及系统，将航空各种专业信息集中以立体坐标的形式随航空器的飞行轨迹呈现在AR显示屏幕中。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法，航空器临近机场或从机场起飞时，通航机场低空航图显示在头戴AR眼镜的视觉屏幕中，通航机场低空航图的显示包括有三维地理空间和与三维地理空间地理数据相关联的航图要素三维数据模型；所述航图要素三维数据模型包括：飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型，其中，所述飞行程序数据模型是在航空器从低空三维地理空间上限至机场跑道的下降航道上或上升航道上显示的一条连续的航道，航道是一个封闭式透明腔体，航空器下降时封闭式透明腔体末端连接到机场跑道入口上方的位置，封闭式透明腔体起始端靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线相连，航空器上升时封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔体末端靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线相连。

方案进一步是：所述视觉屏幕是以AR眼镜为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕，所述中心与航空器的实际经纬度位置和高度始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地里空间里运动，球形屏幕的0度方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，所述航空器的实际经纬度位置和高度是由卫星定位提供。

方案进一步是：所述三维地理空间是在地理信息系统GIS上二次开发的空间，空间的下限是标准海平面，空间的上限是机场标高之上3000米，航空器下降时所述封闭式透明腔体末端是机场跑道入口上方高15米的位置，航空器上升时所述封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方高5米的位置。

方案进一步是：所述连续的封闭式透明腔体是一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一的环形截面的透明腔体，所述透明腔体的中心线是飞行程序的航道航迹线，航道航迹线是截面呈“口字型”腔体，“口字型”腔体透明显示在环形截面的透明腔体中，透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航道航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置，航空器依据航道航迹线飞行。

方案进一步是：所述机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型分别是以所述机场数据、障碍物数据、通导设备数据、特殊地物数据形成的机场三维模型、障碍物三维模型、通导设备三维模型、特殊地物模型的四种三维模型呈现在三维地理空间中，所述四种三维种模型与三维地理空间坐标相互关联、并随沿航道航迹线飞行的航空器实时显示在AR眼镜的视觉屏幕中。

方案进一步是：所述机场三维模型是指在所述三维地理空间中，按民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为基准，使用机载航测设备对机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物进行实地飞行测量计算得出敏感障碍物的实际位置和实际高度的实物尺寸绘制出的机场与敏感障碍物的三维模型；

所述障碍物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的20公里为半径、机场标高之上3000米以下突出的人工障碍物、自然障碍物以及民航公布的禁飞区/限飞区三维模型；

所述通导设备三维模型是指在所述三维地理空间中，按照民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的110公里为半径，以实物尺寸绘制的所有导航和助航设备以及航路点、强制报告点、空间定位点的三维模型或轮廓线；

所述特殊地物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的半径10-25公里的环形范围内，以实物尺寸绘制的用于航空器应急迫降的道路、河流和开阔场地的三维模型。

方案进一步是：三维地理空间在以AR眼镜为中心110公里范围内，当三维模型因距离过远而显示尺寸≤1厘米时，在视觉屏幕以1厘米的固定尺寸显示其二维图标，二维图标是导航设备种类的图标，图标为预存图标，当同一个方位角有多个二维图标时，二维图标会按距离远近排序叠加，并错开图标的边缘。

一种实现基于AR显示技术的通航机场低空航图的系统，包括头戴式AR眼镜装置，所述头戴式AR眼镜装置包括：头部定位器、AR眼镜、数控线缆和“摇杆式”线控；所述AR眼镜提供一个视觉屏幕，所述头部定位器分为基准器和接收器，基准器固定在驾驶舱内，接收器安装在AR眼镜镜体上，基准器为接收器提供一个基准参考点，两者之间通过红外线连接，飞行员透过AR眼镜可直接观察驾驶舱外部实景；AR眼镜与显示控制终端通过数控线缆连接，“摇杆式”线控装置安装在数控线缆上，摆动摇杆可移动光标选择AR眼镜中的航图要素，按压摇杆可确认或退出查看航图要素的属性信息，完成人机交互，所述通航机场低空航图预装在显示控制终端中，其中，预装的通航机场低空航图是采用WGS-84坐标系在三维地理空间GIS系统中将通过测量获得的机场数据、障碍物数据、通导设备数据和特殊地物数据转换为相对应的三维模型，三维模型与三维地理空间进行关联后形成的三维通航机场低空航图，在航空器进入机场区域获得飞行员操作下降指令或航空器在机场获得飞行员操作起飞指令后，三维通航机场低空航图显示在AR眼镜的视觉屏幕中，在三维通航机场低空航图中围绕下降轨迹或起飞轨迹形成一条连续的封闭式透明腔体，封闭式透明腔体一端连接到机场跑道入口或机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔另一端靠近三维地理空间低空上限高度3000米的位置、并与中高空航线相连；所述封闭式透明腔体的中心线是航空器进场或离场飞行程序的航迹线，封闭式透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置。

方案进一步是：所述视觉屏幕是周长360厘米的圆形透明球形屏幕，所述基准参考点是球形屏幕中心基准点进而形成以AR眼镜为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕，基准点与航空器的实际经纬度位置和高度始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地形空间里移动，球形屏幕的0度角方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，当飞行员偏转头部带动AR眼镜偏转时，接收器会将偏转的角度传输至显示控制终端，AR眼镜会显示球形屏幕相应角度的上的三维航图要素和属性数据，所述航空器的实际经纬度位置和高度是由基准器通过卫星定位提供。

方案进一步是：所述左右保护区宽度和上下高度层是沿航迹线与所述相对应的三维模型中机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物以及人工障碍物和自然障碍物之间形成的安全距离，随着沿航迹线安全距离的不同，所述封闭式透明腔体形成了一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一呈环形的封闭式透明腔体，航迹线是截面呈“口字型”腔体，“口字型”腔体透明显示在环形的封闭式透明腔体中。

本发明的有益效果是：

1、本发明在一个三维航图中就可以提供通航飞行所需的全部实用情报信息，能在飞行过程中随时随地的使用，借助AR眼镜，为飞行员提供直观的进离场三维航图要素和属性信息作为飞行指引。

2、本发明图中在三维地理空间上限与机场跑道之间的下降或上升航道上出现的封闭式透明腔体，透明腔体在视觉上存在，改变了传统二维图只能从数字变化提供航空器下降或上升位置和高度状态，从封闭式透明腔体使驾驶员可以清楚、直观的看到本航空器下降或上升位置的状态，为航空器的安全降落或起飞提供了帮助。

3、本发明无需对飞机进行改装，可最大限度的保护机载航电设备的完整性，保持各系统使用安全。

4、本发明显示控制终端可通过通信运营商网络和基站发出的GPRS/4G（未来5G）信号和无人机L/S波段数传通信等方式，实现远程数据联网更新。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1是目前传统航图和电子飞行包EFB的现状示意图；

图2是本发明圆形透明球形屏幕示意图；

图3是航空器使用RNP导航方式下降时的封闭式透明腔体示意图；

图4是航空器使用PBN导航方式下降时的封闭式透明腔体示意图；

图5是航空器下降时在封闭式透明腔体中的位置示意图；

图6是集五种三维模型呈现在三维地理空间中的（未含透明腔体）示意图；

图7是三维模型与平面图（未含透明腔体）的比较示意图；

图8是头戴式AR眼镜装置各设备关系示意图。

具体实施方式

图1示意的是目前航行器航图的现状，飞行员所使用的电子飞行包（EFB）实质上是“电子版的纸质航图”。它虽是一款专业的航图软件，但航图的绘制方式与纸质版完全相同，如图1中显示的，航图是二维的，分为：水平剖面图和垂直剖面图，且每张航图都以单独文档的方式存储，存在：调取航行资料需要手工逐个点开不连续、需要飞行员用手滑动屏幕操作不便，不同的跑道起降方向和不同的导航方式分为不同的航图画面分别显示，分散了驾驶员的监控精力。

为此，本实施例展现了一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法，是通用航空器进离场三维飞行程序航空图，航空器临近机场或从机场起飞时，通航机场低空航图显示在头戴AR眼镜的视觉屏幕中，如图2所示，所述视觉屏幕是以AR眼镜1为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕2，通航机场低空航图的显示包括有三维地理空间和与三维地理空间地理数据相关联的航图要素三维数据模型；所述航图要素三维数据模型与三维地理空间按1:1等比例拟合（即坐标关系一致的拟合），所述航图要素三维数据模型包括：飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型，其中：如图3和图4所示，所述飞行程序数据模型是在航空器从低空三维地理空间上限至机场跑道的进离场飞行程序航迹线下降航道上或上升航道上显示的一条连续的封闭式透明腔体3，航空器下降时封闭式透明腔体末端301连接到机场跑道入口上方的位置，封闭式透明腔体起始端302靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线4相连如图3所示，航空器上升时封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔体末端靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线相连。

如图3、图4、和图5所示，所述连续的封闭式透明腔体是一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一的环形截面的透明腔体，所述透明腔体的中心线是飞行程序的航迹线，航迹线是截面呈“口字型”腔体，“口字型”腔体透明显示在环形截面的透明腔体中，航道加航迹线整体截面呈“回字形”，透明腔体是“回字形”外面的大口字，航迹线是“回字形”中间的小口字。透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航道航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置，航空器5依据航道航迹线飞行。

其中：所述圆形透明球形屏幕中心与航空器的实际经纬度位置P1和高度H1始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地里空间里运动，球形屏幕的0度方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，所述航空器的实际经纬度位置P1和高度H1是由卫星定位提供。

所述三维地理空间是在地理信息系统GIS上二次开发的低空空间，低空空间的下限是标准海平面，低空空间的上限是机场标高H₀之上3000米，低空空间的边界是国界线，航空器下降时所述封闭式透明腔体末端是机场跑道入口上方高15米的位置，航空器上升时所述封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方高5米的位置，其中的机场标高是指机场相对于标准海平面的海拔高度。

如图6和图7所示，所述机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型分别是以所述机场数据、障碍物数据、通导设备数据、特殊地物数据形成的机场三维模型、障碍物三维模型、通导设备三维模型、特殊地物模型的四种三维模型呈现在三维地理空间中，所述四种三维种模型与三维地理空间坐标相互关联、并随沿航道航迹线飞行的航空器实时显示在AR眼镜的视觉屏幕中，图7的右半部示意的是二维的平面数据航空图，左半部示意的是将平面数据转换为三维模型的航空图。

其中的：所述机场三维模型是指在所述三维地理空间中，按民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置P0和标高H0为基准，使用机载航测设备对机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物进行实地飞行测量计算得出敏感障碍物的实际位置和实际高度的实物尺寸绘制出的机场与敏感障碍物的三维模型；

所述障碍物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置P0和标高H 0为圆心的20公里为半径、机场标高之上3000米以下突出的人工障碍物、自然障碍物以及民航公布的禁飞区/限飞区三维模型；

所述通导设备三维模型是指在所述三维地理空间中，按照民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置P0和标高H 0为圆心的110公里为半径，以实物尺寸绘制的所有导航和助航设备以及航路点、强制报告点、空间定位点的三维模型或轮廓线；

所述特殊地物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置P0和标高H 0为圆心的半径10-25公里的环形范围内，以实物尺寸绘制的用于航空器应急迫降的道路、河流和开阔场地的三维模型。

航图要素三维模型的上述飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型中，除个别飞行程序航路点、通导设备、特殊地物的经纬度坐标和标高采用国家公布数据外，其余经纬度坐标和标高的数据均采用RTK设备测得。

并且在显示的航空图中：三维地里空间在以AR眼镜为中心110公里范围内，当三维模型因距离过远而显示尺寸≤1厘米时，在视觉屏幕以1厘米的固定尺寸显示其二维图标，二维图标是导航设备种类的图标，图标为预存图标，当同一个方位角有多个二维图标时，二维图标会按距离远近排序叠加，并错开图标的边缘。

下面是为实现上述基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法的系统，包括头戴式AR眼镜装置，如图8所示，所述头戴式AR眼镜装置包括：头部定位器、AR眼镜6、数控线缆7和“摇杆式”线控8；所述AR眼镜提供一个视觉屏幕，所述头部定位器分为基准器9和接收器10，基准器固定在驾驶舱内的一个位置上，接收器安装在AR眼镜镜体上，基准器为接收器提供一个基准参考点，两者之间通过红外线连接、进而形成以AR眼镜为中心的视觉屏幕，飞行员透过AR眼镜可直接观察驾驶舱外部实景；AR眼镜与显示控制终端11通过数控线缆连接，“摇杆式”线控安装在数控线缆上，摆动摇杆可移动光标选择AR眼镜中的航图要素，按压摇杆可确认或退出查看航图要素的属性信息，完成人机交互，所述通航机场低空航图作为编制好应用程序预装在显示控制终端中，其中，预装的通航机场低空航图是采用WGS-84坐标系在三维地理空间GIS系统中将通过测量获得的机场数据、障碍物数据、通导设备数据和特殊地物数据转换为相对应的三维模型、三维模型与三维地理空间进行关联关系处理后形成的三维通航机场低空航图，在航空器进入机场区域获得飞行员操作下降指令或航空器在机场获得飞行员操作起飞指令后，三维通航机场低空航图显示在AR眼镜的视觉屏幕中，视觉屏幕中的透明腔体是通过JAVAscript程序语言在三维通航机场低空航图中围绕下降或起飞轨迹构成一条连续的封闭式透明腔体，封闭式透明腔体一端连接到机场跑道入口或机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔体另一端靠近三维地理空间低空上限高度3000米的位置、并与中高空航线相连；所述封闭式透明腔体的中心线是航空器进场或离场飞行程序的航迹线，封闭式透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置。

所述封闭式透明腔体构造的三维飞行程序模型是一个事先编制的、视觉上存在的、理想的“回字形”腔体结构的透明航道和航迹线，连续而且平滑, 围绕航迹线是一个封闭式透明腔体航道，作为提供给用户使用的：是对飞行员最直观、对航空器最安全、对乘客最舒适和对运营商最经济的飞行轨迹。特别是在天气条件不佳、视线不好的状态下为驾驶员提供了一个直观的三维飞行轨迹，提高了操作的安全性。如要事后编制，它目前只能依赖的数据源是航空器QAR中记录的经纬度、高度和飞行姿态数据，而连续的经纬度坐标和高度只能连成一条“带有高度的轨迹线”（或轨迹墙），再加上航空器机身左右摇摆的姿态和上下抖动，会形成一条连续扭转的、锯齿状的T型三维轨迹，这是由于当前航空器的装备制造技术和水平决定的，并非飞行程序设计的最初意义。显然“回字形”腔体结构不是事后编制的，而是以公布的机场坐标为起点，按一定的降落或起飞梯度计算出来的连续且平滑的航迹线，航迹线并非是一根简单线条，是由导航设备定位容差计算出来的一条截面呈“口字型”透明腔体，是会因导航设备定位容差等原因表现为的一条精细的截面呈“口字型”透明腔体，而这条“精细腔体”的航迹线四周，又因左右保护区限制和上下高度层等原因表现为一条如图3所示的更粗的横截面呈环形的封闭式透明腔体，截面呈“口字型”腔体航迹线透明显示在环形封闭式透明腔体中。所述“回字形”腔体结构的三维飞行程序是航空器在机场区域运行所规定的、按顺序进行的一系列机动飞行的要求所形成的，如飞行区域、航迹、高度、速度的规定和限制等。它应用了：起飞离场程序、进场程序、进近程序、复飞程序和等待程序等，是经过科学计算、专业绘制和试飞验证的飞行航迹。

可见，依赖数据源是航空器QAR中记录器的经纬度、高度和飞行姿态数据，而连续的经纬度坐标和高度只能连成一条“带有高度的轨迹线”（或轨迹墙），再加上航空器机身左右摇摆的姿态和上下抖动，会形成的一个连续扭转的、锯齿状T型三维轨迹软件虽然也是一款三维软件，但其目的仅是可以作为“校验和验证”本实施例所述航图中飞行程序的一种目前有限的技术手段之一。

其中的飞行程序：是指为航空器在机场区域运行所规定的、按顺序进行的一系列机动飞行的要求，如飞行区域、航迹、高度、速度的规定和限制等，一般包括起飞离场程序、进场程序、进近程序、复飞程序和等待程序等。其中“仪表飞行程序”包括：传统导航飞行程序和基于性能导航（PBN）飞行程序（RNP程序和RNAV程序）。

本实施例所述飞行程序数据模型是按1:1等比例计算和绘制出的PBN飞行程序数据模型，含有RNP程序和RNAV程序，以RNP为主、RNAV为辅。当飞行程序数据模型的最后进近阶段是RNP程序时，与低空三维地理空间上限相连的进场程序和与机场跑道相连的进近程序均是含有航道和航迹线的封闭式“回字形”透明腔体。当飞行程序数据模型的最后进近阶段是RNAV时，与低空三维地理空间上限相连的进场程序是“回字形”透明腔体、与机场跑道相连的进近程序是封闭式“扇形+指针型”外形的透明腔体，其中“扇形”是通导设备（航向台和下滑台）信号作用范围的三维模型。

其中：所述视觉屏幕是周长360厘米的圆形透明球形屏幕，所述基准参考点是球形屏幕中心基准点进而形成以AR眼镜为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕，基准点与航空器的实际经纬度位置P1和高度H1始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地形空间里移动，球形屏幕的0度方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，当飞行员偏转头部带动AR眼镜偏转时，接收器会将偏转的角度传输至显示控制终端，AR眼镜会显示球形屏幕相应角度的上的三维航图要素和属性数据，所述航空器的实际经纬度位置P1和高度H1是由卫星定位经基准器提供。

其中的所述左右保护区宽度和上下高度层是沿上升或下降航迹线与模型中机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物以及人工障碍物和自然障碍物之间形成的安全距离，随着沿上升或下降航迹线安全距离的不同，形成的封闭式透明腔体在视觉上存在，透明腔体是一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一的封闭式透明腔体。

本实施例通航低空航图的绘制是采用WGS-84坐标系，以国家公布的通航机场跑道坐标P0和标高H0位置为基准点，在一个高度3000米以下的三维地理空间内，对通航机场及其周边各类航图要素进行绘制、三维建模、拟合，并对其属性数据等进行关联和标注的过程。所述三维地理空间，是指在成品地理信息系统（GIS）上二次开发的空间，空间的下限是标准海平面，空间的上限是机场标高H0之上3000米，空间的边界是国界线。所述绘制，是指按照航空图的国际绘制规范和标准，在国家公布的比例小于1:25万的电子地图上，以图标和线条的形式，标注航图要素的过程。所述三维建模，是指按照航图要素的实际外形尺寸，在计算机上提前制作和预存航图要素的三维模型，主要包括：飞行程序三维模型、机场三维模型、障碍物三维模型、通导设备三维模型、特殊地物三维模型以及禁飞区、保护区的边界线等。所述拟合也就是将三维模型与三维地理空间地理数据相关联，即：在国家公布的通航机场坐标P0和标高H0位置上，使用实时载波相位差分（RTK）设备测出新的P0’和H0’，计算出测量设备的误差值PΔ=P0-P0’和HΔ= H0-H0’，并以此作为公差值开展后续测算（如：飞行程序的保护区宽度、通导设备的空间信号容差等），并以坐标为基准将所述航图要素三维模型、属性数据与三维地理空间按1:1等比例拟合，与传统纸质航图和电子航图（EFB）受图幅限制的不等比例航图相比，更具有实用性。所述属性数据关联和标注，是指在三维地理空间里，以一系列航图要素的坐标Px和标高Hx作为基准，将四层属性数据分别与地理数据关联，四层属性数据分别是：机场数据、障碍物数据、通导设备数据和特殊地物数据，其中机场数据是基准层。所述四层属性数据中，除个别航路点、地物和通导设备须采用国家公布的坐标数据外，其余数据均采用RTK设备测算得出。

通航低空航图按照航空图的国际规范和标准（国际民航组织ICAO8168文件）结合地理数据1:1等比例绘制出的基于性能导航（PBN）飞行程序，本实施例以RNP程序为主，RNAV程序为辅，主要包括：进场程序、起飞离场程序、进近程序、复飞程序和等待程序五个阶段。所述通航低空航图的飞行程序是在不同的程序阶段，须参照航空器的性能，使用不同的升降梯度（或升降率），并按照每个阶段对于飞行区域、速度、高度、时间和保护区宽度等限制要求计算得出。所述通航低空航图的飞行程序三维模型，具体表现为：一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一的封闭式腔体。作为进场，腔体最细的一端连接到机场跑道入口上方15米的位置，最粗的一端靠近三维地理空间顶部3000米的位置，且与中高空航线相连。所述封闭式腔体的中心线即是飞行程序的航迹线，腔体的外立面（上下左右四个方向）则是由该航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定。在使用通航低空航图的三维飞行程序飞行时，透明腔体在视觉上存在，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航空器始终在腔体横截面的正中心上飞行。实施例中，所述通航低空航图三维飞行程序的航迹线，并非只是由空间位置点连成的一根简单线条，而是由导航设备定位容差计算出来的一根的精细腔体。所述通航低空航图的三维飞行程序与传统纸质航图中的飞行程序具备同等效用，是最终经过专业试飞验证，可推荐给用户安全使用的三维飞行程序的通航低空航图。

实施例中飞行器始终处在腔体横截面的正中心上飞行，所述的通航低空航图的三维飞行程序在最后进近阶段采用RNAV程序，按民航公布的通航机场资料，根据机场地基导航设备所在的具体位置，绘制导航设备（通常是航向台和下滑台）的“扇形”三维信号模型和RNAV程序的“指针型”（详见附图4）。绘制上述“扇形”三维信号模型的（覆盖半径、高度、方位角、仰角等）参数由该导航设备的飞行校验报告给出，绘制“指针型”三维飞行程序的（距离、方位角、仰角等）参数由民航公布资料给出。

本实施例通航低空航图并非是对航空器某次飞行任务的预先航迹规划，也并非是对航空器某次飞行任务的实际航迹记录，而是按照航空器性能、飞行区域、航迹、高度、速度的规定和限制等，经科学计算和设计出来的飞行路径，能在一定有效时间周期内发挥规范和指导作用；三维飞行路径能在低能见度（或能见度为零）的条件下，通过增强显示，帮助飞行员避免迷航、恢复空间情景意识和摆脱险境。

正常状态下，本实施例考虑到通航机场空域对于高速和大型航空器的不适用性，所述通航低空航图是以通航机场跑道坐标位置P0和标高H 0为起算点，专为民航机场跑道入口速度A/B类的航空器（即跑道入口速度小于120节的航空器）设计实现各个阶段飞行程序的集合。

紧急状态下，由于航空器某些功能缺失，正常的规范性或指导性飞行指引，对航空器可能不适用。此时，飞行员可通过显示控制终端11（或机载增强型显示组件）上的应急按钮，直接读取航空器的实际位置P1和高度H1，以不超过7%的升降梯度（或升降率），计算一条应急降落的三维飞行程序，即应急航迹线，应急降落三维飞行程序的应急航迹线会尝试与正常三维飞行程序的航迹线在某个位置Px和高度Hx点实现相交进入封闭式透明腔体与正常三维飞行程序的航迹线重合，从而帮助飞行员实现紧急降落；

紧急状态下，当系统按照航空器的实际位置Px和高度Hx无法计算出应急三维飞行程序，即航空器无法利用最佳的气动外形和最大的高距比，实现滑翔降落至最近的机场跑道时，通航低空航图会停止显示，转而直接显示距离航空器最近的紧急着陆场地。

作为进一步的说明：

实施例中的所述机场三维模型是指在所述三维地理空间中，按民航公布资料，使用通航机场对外公布的坐标位置P0和高程H0，经地面双模式（北斗/GPS）RTK装置测得数据P0’和 H0’，计算出RTK装置的设备误差PΔ=P0- P0’和H Δ= H0- H0’；再以RTK装置为基准，使用机载航测设备对机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物进行实地飞行测量，测出所有敏感障碍物的实际位置Px=Px’+PΔ和实际高度H x=H x’+H Δ；最后以实物尺寸绘制机场与敏感障碍物的三维模型或轮廓线，三维模型或轮廓线为亮色结构，在所述三维地理空间中按对应坐标进行拟合，并添加物体名称和属性信息；

所述障碍物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的坐标位置P0和高程H 0为圆心、20公里为半径，以实物尺寸绘制，高度3000米以下的所有重要人工障碍物（如摩天楼、高压线塔等）、自然障碍物（如山脉、山峰等）、民航公布的禁飞区/限飞区等三维模型或轮廓线。三维模型或轮廓线为亮色结构，按危险程度加以颜色区分，并标注相应的名称和属性信息；与上述三维机场的方法相同，先计算出RTK装置的设备误差PΔ，再以RTK装置为基准，使用机载航测设备对所有三维障碍物进行实地飞行测量，测出所有三维障碍物的实际位置Px=Px’+PΔ和实际高度H x=H x’+H Δ；最后在所述三维地理空间中按对应坐标进行拟合;

所述通导设备三维模型是指在所述三维地理空间中，按照民航公布资料，以通航机场对外公布的坐标位置P0和高程H 0为圆心、110公里为半径，以实物尺寸绘制所有导航和助航设备（如：VOR、NDB、DME等）以及航路点、强制报告点、空间定位点等的三维模型或轮廓线。三维模型或轮廓线为亮色结构，并按设备类型进行颜色区分，同时标注设备台号、频率号、摩尔斯代码和其他属性信息等；与上述测量三维机场的方法相同，先计算出RTK装置的设备误差PΔ，再以RTK装置为基准，使用机载航测设备对所有三维通导设备进行实地飞行测量，测出所有三维通导设备的实际位置Px=Px’+PΔ和实际高度H x=H x’+H Δ；最后在所述三维地理空间中按对应坐标进行拟合。

本实施例基于AR显示技术的通航机场低空航图提供的专门信息，可用于航空器应急迫降的道路、河流和开阔场地等信息。其中的所述三维特殊地物是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的坐标位置P0和高程H0为圆心、半径10-25公里的环形范围内（按高距比测算，航空器可能无法返回机场的距离），以实物尺寸绘制，所有特殊地物（包括：可用于航空器应急迫降的道路、河流和开阔场地等）的三维模型或轮廓线。三维模型或轮廓线为亮色结构，并按场地的类型（如水面、沙地、草地等）加以颜色区分，同时标注场地的长度、宽度、材质、经纬度等属性信息等；与上述测量三维机场的方法相同，计算出RTK装置的设备误差PΔ，再以RTK装置为基准，使用机载航测设备对所有三维特殊地物进行实地飞行测量，测出所有三维特殊地物的实际位置Px=Px’+PΔ和实际高度H x=H x’+H Δ；最后在所述三维地理空间中按对应坐标进行拟合;

挑选所述三维特殊地物用于应急迫降的道路、河流和开阔场地等，需经地面人工勘测，具备商业驾驶员以上资格的飞行员采取低飞的方式实地验证。

本实施例基于AR显示技术的通航机场低空航图就是无论天气能见度如何变化，飞行员只需转动头部，就能轻松将地平线范围内（以高度1000米的观察点为例计算，约为半径110公里范围）所有专业的三维航图要素信息尽收眼底，超越目前传统纸质航图和电子航图（电子飞行包EFB）将资料以不同文件打开的方式。为方便最终在AR技术设备上使用，本实施例将所述通航低空航图绘制方法生成的航图要素三维模型、属性数据等与三维地图相拟合，最终表现为一款通航低空航图计算机软件， EFB显示系统将上述“通航低空航图计算机软件”预装在一款便携式（或机载）的电子显示控制终端上，电子显示控制终端具有二维和三维显示模式，当输出到AR眼镜时则显示在一个人工构建的、周长360厘米的圆形透明球体上，超越目前电子航图（电子飞行包EFB）将资料以不同文件打开的形式，实现三维增强视景显示效果，并通过AR眼镜的线控配件完成人机交互，显示控制终端用地空数据通信链路实现远程数据交互的一套完整电子组件。所述完整电子组件，主要包括：通航低空航图支持系统、便携式显示终端、一套低空航图系统的机载预装版软件、地-地传输链路、地-空传输链路、（可选装的）机身前置热成像摄像头、（可选装的）机载增强型显示组件、具备头部跟踪功能的AR眼镜及线控配件等。

通航低空航图支持系统，是一款远程地面服务器上基于GIS软件二次开发的通航低空航图支持系统，系统采用集中式服务器架构，使用电子账号和设备硬件码作为客户身份的验证手段，通过地-地和地-空通信链路，向便携式显示控制终端推送数据包，为所述低空航图系统机载预装版提供远程数据更新服务。系统仅针对通航机场和通航“低、慢、小”航空器，采用WGS-84坐标系，提供高度3000米以下的低空航图信息。系统内的通航低空航图信息由所述绘制方法生成的航图要素三维模型、属性数据和成品地理数据等组成，通过坐标和高程与三维地理空间拟合；

所述显示控制终端，是便携式的一款带有触控屏的工业模块机，内置有：处理器、存储器、手机卡槽等，外部有各类控制按钮、数据链路接口等。所述数据链路接口包括：通用USB插口，便携式工业级卫星定位模块（北斗/GPS）和惯导传感器的外置插口，无人机（L/S波段数传链路）天线的外置插口，AR眼镜及线控装置的外置插口，以及通信运营商GPRS/4G网络外置天线插口等。

低空航图系统的机载预装版软件,是通航低空航图支持系统在便携式显示终端上的延伸，是一款能将航图要素和属性数据进行二维和三维切换显示，并输出到AR眼镜上显示的软件。所述机载预装版软件与外置便携式卫星定位模块连接，可接收并处理航空器的位置信息和高度信息；与外置便携式惯导传感器连接，可接收并处理航空器的航向信息、加速度信息和姿态信息等。机载预装版软件的二维显示是全局模式，航图可通过触控屏缩放和拖动，当机载预装版软件进行二维显示时，会抑制（通航低空航图支持系统里）所有三维航图要素的高程信息，使三维模型扁平化，并由预存的二维图标代替所有的通导设备三维模型。机载预装版软件的三维显示是局部模式，当机载预装版软件进行三维显示时，航图通过触控屏缩放和拖动的比例受限，软件只调取并显示航空器周围约110公里范围的所有三维航图要素和属性数据。同时，为避免航图要素三维模型与航空器之间的距离太远而显示太小，影响飞行员透过AR眼镜观查和读取其属性数据，机载预装版软件还使用JAVAscript程序语言，构建了一个周长360厘米（每厘米代表1度方位角）、透明的圆形三维球体模型，作为一个隐形的球形屏幕。球形屏幕有两个功能，一是显示较远的航图要素，二是在飞行员选择航图要素时显示其属性数据。在通航低空航图支持系统的三维地形空间里，所述三维球体模型的圆心与航空器的实际位置P1和高度H1始终保持重合，三维球体模型跟随航空器在三维地形空间里运动，三维球体模型的0度角方向始终是航空器的机头（航向）方向，但不随航空器机头的俯仰而发生变化，三维球体模型的横道面(指球体的水平轨道面)始终与三维地形空间里的地面保持水平。在三维地形空间的110公里范围内，当航图要素三维模型因距离过远而显示尺寸≤1厘米时，球形屏幕会以1厘米的固定尺寸显示其二维图标，二维图标是导航设备种类的图标，为预存图标。当同一个方位角有多个二维图标时，二维图标会按距离远近排序叠加，并错开图标的边缘。所述航空器的实际位置信息P1和高度信息H1是由便携式卫星定位模块提供的，由于便携式卫星定位模块为工业级民用设备（其坐标系与民航情报资料坐标系可能存在偏差PΔ），所以卫星定位模块最初测得的数据应是：伪位置信息P1’和伪高度信息H1’，需换算为P1= P1’-PΔ。机载预装版软件将以换算后的位置P1和高度H1为圆心，调取航空器周围110公里范围内的所有三维航图要素和属性数据，显示在便携式显示终端上，可通过触控屏缩放和移动，再输出至AR眼镜。

地-地传输链路，是将通航低空航图支持系统数据，通过地面（有线和无线）互联网，水平传输至航空器所在位置下方的链路，包括：通信运营商的有线网络、GPRS/4G的无线网络和基站、民航ATN网络和VHF/HF远端地面站（RGS）等。

地-空传输链路，是将通航低空航图支持系统数据，通过无线网络垂直传输至航空器便携式显示终端的链路，包括从通信运营商网络和基站发出的GPRS/4G信号、民航ATN网络和VHF/HF远端地面站（RGS）信号、甚高频数字链路（VDL）通信和无人机L/S波段数传通信等。

机身前置热成像摄像头（可选装），是可应用于通用航空，按照民航机载零部件标准和夜视仪第3.g节的偏离标准生产的，具备红外夜视功能的摄像头，包含传统绿色和非彩色的图像输出，该功能需要对机头正前方的结构进行改装；

机载增强型显示组件（可选装），是可应用于通用航空，是按照民航机载零部件标准生产的航电设备，安装有（与便携式显示终端相同的）机载预装版软件。机载增强型显示组件从航空器飞行管理计算机（FMC）或系统（FMS）接入的卫星导航数据、惯性导航航向及加速度数据、姿态数据和气压式高度表数据，以及机头正前方摄像头输出的热成像图像，形成一款新的合成视景系统（CVS）画面；该组件需对机体结构和电子线路进行改装。

具备头部跟踪功能的AR眼镜和线控配件，是一款带有头部追踪功能的头戴式AR眼镜，主要包括：头部定位器、AR眼镜镜体、数控线缆和“摇杆式”线控装置等。

AR眼镜采用电池供电，飞行员透过AR眼镜镜体可直接观察驾驶舱外部实景；AR眼镜与便携式显示终端之间采用数控线缆连接，“摇杆式”线控装置安装在数控线缆上。所有配件不与航空器系统发生交联。

头部定位器分为基准器和接收器，基准器固定在驾驶舱内部，接收器安装在AR眼镜镜体上，基准器为接收器提供一个基准参考点，两者之间通过红外线连接。

基准器和接收器，在安装时会存在角度差，在使用前需要经过校准。校准后的AR眼镜即在所述机载预装版软件的球形屏幕中找到了基准点，由于机载预装版软件球形屏幕的0度方向与航空器机头（航向）方向是重合的。飞行员可透过AR眼镜看到航空器机头（航向）方向上的三维航图要素和属性数据。同理，当飞行员偏转头部时，基准器和接收器会将偏转的角度传输至机载预装版软件，AR眼镜会显示球形屏幕相应角度的上的三维航图要素和属性数据。

数控线缆，是可实现数据传输功能和控制功能的合成线束。

“摇杆式”线控装置安装在数控线缆上，摇杆为单手操作，摆动摇杆可移动光标选择AR眼镜中的航图要素，按压摇杆可确认或退出查看航图要素的属性信息，完成人机交互。

当飞行员使用AR眼镜时，仍须要保持目视飞行规则。

机载增强型显示组件的机载预装版软件形成的一款新型合成视景系统（CVS）画面，画面信息主要包括：航图要素的三维模型、属性信息和机头（航向）方向的热成像画面。

新型合成视景系统（CVS）画面与大型运输航空器上的传统CVS画面不同，新型合成视景系统（CVS）画面不需要再通过实时像素算法，将热成像图像与预存在机载计算机地形数据库中的地物特征进行比对，再确定地面物的身份信息。大幅降低了实时像素算法对计算机处理器资源的依赖和消耗。

新型合成视景系统（CVS）画面采用简化方法，直接调取通航低空航图支持系统中的：三维飞行程序、三维机场、三维障碍物、三维通导设备、三维特殊地物和属性信息，与机头（航向）方向的热成像画面叠加，同时与航空器飞行管理计算机FMC（或系统FMS）提供的卫星导航数据、加速度数据、姿态数据、气压式高度表数据等信息叠加。

无人机L/S波段数传通信，包括地面站和机载天线，地面站由地面控制台和地面基站组成，地面控制台一般为工业型计算机，内设操作系统和各类通信接口，对地通信可与互联网相连，对天通信可通过地面基站与机载天线相连。机载天线是集成双通道通信设备，使用时置于机舱内（风挡玻璃处等）信号较好的位置，机载天线通过线缆与便携式显示终端的连接，无需对飞机机载设备进行改装。无人机L/S波段数传通信使用跳频/扩频技术，工作在902-928MHz/2.4-2.483 GHz 免费授权（ISM）频段，可提供一个长距离，速率达115.2Kbps的工业级通信。

Claims (8)

1.一种基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法，航空器临近机场或从机场起飞时，通航机场低空航图显示在头戴AR眼镜的视觉屏幕中，通航机场低空航图的显示包括有三维地理空间和与三维地理空间地理数据相关联的航图要素三维数据模型；所述航图要素三维数据模型包括：飞行程序数据模型、机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型，其特征在于，所述飞行程序数据模型是在航空器从低空三维地理空间上限至机场跑道的下降航道上或上升航道上显示的一条连续的航道，航道是一个封闭式透明腔体，航空器下降时封闭式透明腔体末端连接到机场跑道入口上方的位置，封闭式透明腔体起始端靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线相连，航空器上升时封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔体末端靠近低空三维地理空间上限的位置、并与中高空航线相连；

所述封闭式透明腔体是一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一的环形截面的透明腔体，所述透明腔体的中心线是飞行程序的航道航迹线，航道航迹线是截面呈“口字型”腔体，“口字型”腔体透明显示在环形截面的透明腔体中，透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航道航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置，航空器依据航道航迹线飞行。

2.根据权利要求1所述的通航机场低空航图显示方法，其特征在于，所述视觉屏幕是以AR眼镜为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕，所述中心与航空器的实际经纬度位置和高度始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地里空间里运动，球形屏幕的0度方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，所述航空器的实际经纬度位置和高度是由卫星定位提供。

3.根据权利要求1所述的通航机场低空航图显示方法，其特征在于，所述三维地理空间是在地理信息系统GIS上二次开发的空间，空间的下限是标准海平面，空间的上限是机场标高之上3000米，航空器下降时所述封闭式透明腔体末端是机场跑道入口上方高15米的位置，航空器上升时所述封闭式透明腔体起始端是机场跑道末端上方高5米的位置。

4.根据权利要求1所述的通航机场低空航图显示方法，其特征在于，所述机场数据模型、障碍物数据模型、通导设备数据模型和特殊地物数据模型分别是以所述机场数据、障碍物数据、通导设备数据、特殊地物数据形成的机场三维模型、障碍物三维模型、通导设备三维模型、特殊地物模型的四种三维模型呈现在三维地理空间中，所述四种三维种模型与三维地理空间坐标相互关联、并随沿航道航迹线飞行的航空器实时显示在AR眼镜的视觉屏幕中。

5.根据权利要求4所述的通航机场低空航图显示方法，其特征在于，

所述机场三维模型是指在所述三维地理空间中，按民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为基准，使用机载航测设备对机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物进行实地飞行测量计算得出敏感障碍物的实际位置和实际高度的实物尺寸绘制出的机场与敏感障碍物的三维模型；

所述障碍物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的20公里为半径、机场标高之上3000米以下突出的人工障碍物、自然障碍物以及民航公布的禁飞区/限飞区三维模型；

所述通导设备三维模型是指在所述三维地理空间中，按照民航公布资料，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的110公里为半径，以实物尺寸绘制的所有导航和助航设备以及航路点、强制报告点、空间定位点的三维模型或轮廓线；

所述特殊地物三维模型是指在所述三维地理空间中，以通航机场对外公布的经纬度坐标位置和标高为圆心的半径10-25公里的环形范围内，以实物尺寸绘制的用于航空器应急迫降的道路、河流和开阔场地的三维模型。

6.根据权利要求4所述的通航机场低空航图显示方法，其特征在于，三维地理空间在以AR眼镜为中心110公里范围内，当三维模型因距离过远而显示尺寸≤1厘米时，在视觉屏幕以1厘米的固定尺寸显示其二维图标，二维图标是导航设备种类的图标，图标为预存图标，当同一个方位角有多个二维图标时，二维图标会按距离远近排序叠加，并错开图标的边缘。

7.一种实现基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法的系统，包括头戴式AR眼镜装置，所述头戴式AR眼镜装置包括：头部定位器、AR眼镜、数控线缆和“摇杆式”线控；所述AR眼镜提供一个视觉屏幕，所述头部定位器分为基准器和接收器，基准器固定在驾驶舱内，接收器安装在AR眼镜镜体上，基准器为接收器提供一个基准参考点，两者之间通过红外线连接，飞行员透过AR眼镜可直接观察驾驶舱外部实景；AR眼镜与显示控制终端通过数控线缆连接，“摇杆式”线控装置安装在数控线缆上，摆动摇杆可移动光标选择AR眼镜中的航图要素，按压摇杆可确认或退出查看航图要素的属性信息，完成人机交互，所述通航机场低空航图预装在显示控制终端中，其特征在于，预装的通航机场低空航图是采用WGS-84坐标系在三维地理空间GIS系统中将通过测量获得的机场数据、障碍物数据、通导设备数据和特殊地物数据转换为相对应的三维模型，三维模型与三维地理空间进行关联后形成的三维通航机场低空航图，在航空器进入机场区域获得飞行员操作下降指令或航空器在机场获得飞行员操作起飞指令后，三维通航机场低空航图显示在AR眼镜的视觉屏幕中，在三维通航机场低空航图中围绕下降轨迹或起飞轨迹形成一条连续的封闭式透明腔体，封闭式透明腔体一端连接到机场跑道入口或机场跑道末端上方的位置，封闭式透明腔另一端靠近三维地理空间低空上限高度3000米的位置、并与中高空航线相连；所述封闭式透明腔体的中心线是航空器进场或离场飞行程序的航迹线，封闭式透明腔体上下左右四个方向外立面是由所述航迹线的左右保护区宽度和上下高度层决定，航空器下降或上升时，无论封闭式透明腔体的横截面积和宽窄如何变化、形状如何扭转，航迹线始终处于封闭式透明腔体横截面的正中心位置；所述左右保护区宽度和上下高度层是沿航迹线与所述相对应的三维模型中机场两侧和跑道延长线上敏感障碍物以及人工障碍物和自然障碍物之间形成的安全距离，随着沿航迹线安全距离的不同，所述封闭式透明腔体形成了一条连续的、蜿蜒的、扭转的、横截面积宽窄不一呈环形的封闭式透明腔体，航迹线是截面呈“口字型”腔体，“口字型”腔体透明显示在环形的封闭式透明腔体中。

8.根据权利要求7所述的实现基于AR显示技术的通航机场低空航图显示方法的系统，其特征在于，所述视觉屏幕是周长360厘米的圆形透明球形屏幕，所述基准参考点是球形屏幕中心基准点进而形成以AR眼镜为中心的周长360厘米的圆形透明球形屏幕，基准点与航空器的实际经纬度位置和高度始终保持重合，球形屏幕跟随航空器在三维地形空间里移动，球形屏幕的0度角方向始终是航空器的机头航行方向，球形屏幕的水平轨道面始终与三维地理空间里的地面保持水平，当飞行员偏转头部带动AR眼镜偏转时，接收器会将偏转的角度传输至显示控制终端，AR眼镜会显示球形屏幕相应角度的上的三维航图要素和属性数据，所述航空器的实际经纬度位置和高度是由基准器通过卫星定位提供。

Images