CN111833686A - 一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统 - Google Patents

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范俊
王晓卫
王战军
孙世霞
杨传鹏
董占学
沈忱
廖辉荣
刘长钦
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Abstract

本发明提供了一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，所述系统包括：增强视景系统(20)、合成视景系统(30)、中央处理器(40)和视景显示界面(10)；所述增强视景系统(20)，用于获取直升机飞行数据生成直升机模拟图像；所述合成视景系统(30)，用于从数据库(50)中调取场景元素生成合成视景图像；所述中央处理器(40)，用于对所述增强视景系统(20)和所述合成视景系统(30)发送的数据进行图像处理，然后将处理后的图像发送至所述视景显示界面(10)；所述视景显示界面(10)，用于对接收的图像进行集成显示。本发明的系统能够使飞行训练中飞行员能够获取接近实际地形及观察装备成像效果的信息，提高飞行员的情景感知和训练效果。

Description

一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统
技术领域
本发明涉及交通工具显示系统，特别是涉及一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统。
背景技术
直升机战术模拟器一般由飞控、航电、飞行员舱外视景模拟等主要部分组成。直升机由于其机动性强、作战范围广、飞行高度地，地形环境视景既要求地域广，模拟精度要求高，对于视景系统要求高、技术难度大。有效解决视景生成与重用技术能够大幅提升直升机战术模拟器性能和生产、应用效率。
直升机战术模拟器一般采用多通道视景VR系统提供第一人称视景观察效果，通常需要根据训练背景，包括作战地域地形、地物、气象、时间等信息，结合观察设备特性，包括目视、摄像机、红外探测仪等形成相应视觉图像，为保证模拟器在应用过程中高效视景生成和适应不同视景效果需求，可重定义视景自动生成能力尤其重要。
增强视景系统的另一个示例被称为增强视景系统。典型的EVS系统包括成像设备，诸如但不限于，低可见光电视摄像机、红外摄像机、或者能够检测处于可见光谱内或外的光或电磁辐射的任何其他合适的光检测系统。此类成像设备被安装到直升机用于探测飞行航路地形、地物或目标等。由EVS接收到的光被EVS用来形成相关成像设备的EVS图像，所述EVS图像然后在驾驶员座舱中的任何合适的显示单元上向飞行员显示。
组合视景显示包括SVS图像和EVS图像这二者，并且可以进一步包括采用符号形式的附加图像。符号普遍表现为显示屏上的图标或一系列图标，并且可以指示飞机航向、方向、姿态、和定向。利用组合视景显示，在相同的显示屏上向飞行员共同示出SVS和EVS图像。
情境感知的一个重要方面是感知对交通工具造成碰撞威胁的障碍物。这对于在起飞和降落或其他低海拔操作期间的飞机而言尤其如此，并且甚至对于在低可见度状况中的飞机更为如此。地形和障碍物图像应该以此类方式来呈现：其将提供对相对于交通工具的可能碰撞威胁的类型、高度、位置、和距离的及时感知。为了成功避开障碍物，操作者将具有较短的响应时间，在所述响应时间中要确定如何最好地避开障碍物。令人遗憾的是，组合视景显示中的障碍物图像即使在传感器检测范围内或在数据库中，也可能不是容易可见的，从而限制了障碍物感知并且降低了避开障碍物的可能性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，该系统能够依据训练背景和观察设备特性自动生成飞行过程中的动态视景。
为了实现上述目的，本发明提供一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，所述系统包括：增强视景系统、合成视景系统、中央处理器和视景显示界面；
所述增强视景系统，用于获取直升机飞行数据生成直升机模拟图像；
所述合成视景系统，用于从数据库中调取场景元素生成合成视景图像；
所述中央处理器，用于对所述增强视景系统和所述合成视景系统发送的数据进行图像处理，然后将处理后的图像发送至所述视景显示界面；
所述视景显示界面，用于对接收的图像进行集成显示。
作为上述系统的一种改进，所述直升机飞行数据包括：直升机的位置、航向和姿态数据。
作为上述系统的一种改进，所述数据库包含障碍物数据、三维地形图和卫星图。
作为上述系统的一种改进，所述从数据库中调取场景元素生成合成视景图像，具体为：根据训练背景及直升机的不同飞行状态进行重新定义，从数据库中选择一个或多个场景元素，生成合成视景图像。
作为上述系统的一种改进，所述中央处理器用于对所述增强视景系统和所述合成视景系统输送来的数据进行图像处理，具体为：基于所述增强视景系统的检测范围及驾驶员的不同操作，将所述合成视景图像的一个或多个场景元素高亮覆盖在直升机模拟图像上。
作为上述系统的一种改进，所述数据库通过模拟高清摄像机、红外传感器、激光传感器获取数据
本发明的优势在于：
应用本发明的系统，依据地域背景、地物、观察设备、飞行状态的等信息，通过重定义、选择性地将合成视景系统中的一个或多个元素显示在增强视景系统的图像上，从而在视景显示界面上向飞行员提供符合观察效果的图像信息，包括障碍物、机场三维地图等信息，使得飞行训练中飞行员能够获取接近实际地形及观察装备成像效果的信息，提高飞行员的情景感知和训练效果。
附图说明
图1示出了本发明的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统功能性框图。
附图标记：
10、视景显示界面；20、增强视景系统；30、合成视景系统；
40、中央处理器；50、数据库。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明针对用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。此类系统和方法将所选的障碍物图像带到组合视景显示的前面，并且可以按照观察设备特性使其在视觉上突显，从而使其在视觉上更引人注目并且提高态势/目标和障碍物感知。视景合成方案在效率上利用后台计算服务，在视景渲染帧间隔空闲期进行目标和障碍物渲染参数预处理；技术上视景合成方案技术上结合LOD(Level of Detail细节等级)技术，利用三维空间管理及专业渲染模块，该系统被配置成通过在包括地形的合成透视图像和EVS图像的组合视景显示中将一个或多个障碍物的合成视景系统图像覆盖在增强视景系统图像之上，并且选择性地使覆盖EVS图像的一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显来操作。组合视景显示可以进一步包括数据符号。如下文中通常所描述的以及本领域中已知的，可以在视觉上划分EVS图像。选择性地对障碍物的合成视景图像进行覆盖和视觉突显允许机组人员在视觉上清楚地识别要避开的一个或多个障碍物，以及提供从交通工具计量障碍物的高度、距离、和位置的参考，从而提高障碍物检测和避开的可能性。尽管本发明所描述的实施例特定于直升机战术模拟器视景显示系统，但是应该认识到发明主题事项的原理可以应用于其他交通工具模拟器视景显示系统。
如图1所示，本发明提供了一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，包括用来进行集成显示的视景显示界面10，包含飞机位置、航向、姿态数据等的增强视景系统20，包含障碍物数据、三维地形图、卫星图等的数据库50，能够从数据库50中调取数据的合成视景系统30，能够数据运算处理的中央处理器40，中央处理器40在在对增强视景系统20和合成视景系统30输送来的数据进行处理后，集成显示到视景显示界面10上。
优选地，中央处理器40能够根据直升机的不同飞行状态、基于增强视景系统20的检测范围、基于驾驶员的不同操作等选择性地将合成视景系统30中的一个或多个元素显示在增强视景系统20的图像上，并且将合成视景图像的一个或多个元素高亮覆盖在增强视景系统20的图像上，因而驾驶员能够方便地察觉障碍物或降落机场的三维信息，方便进行避障，提高驾驶的安全性。
数据库50内的数据通过高清摄像机、红外传感器、激光传感器等获取。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述系统包括：增强视景系统(20)、合成视景系统(30)、中央处理器(40)和视景显示界面(10)；
所述增强视景系统(20)，用于获取直升机飞行数据生成直升机模拟图像；
所述合成视景系统(30)，用于从数据库(50)中调取场景元素生成合成视景图像；
所述中央处理器(40)，用于对所述增强视景系统(20)和所述合成视景系统(30)发送的数据进行图像处理，然后将处理后的图像发送至所述视景显示界面(10)；
所述视景显示界面(10)，用于对接收的图像进行集成显示。
2.根据权利要求1所述的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述直升机飞行数据包括：直升机的位置、航向和姿态数据。
3.根据权利要求1所述的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述数据库(50)包含障碍物数据、三维地形图和卫星图。
4.根据权利要求1或3所述的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述从数据库(50)中调取场景元素生成合成视景图像，具体为：根据训练背景及直升机的不同飞行状态进行重新定义，从数据库(50)中选择一个或多个场景元素，生成合成视景图像。
5.根据权利要求4所述的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述中央处理器(40)用于对所述增强视景系统(20)和所述合成视景系统(30)输送来的数据进行图像处理，具体为：基于所述增强视景系统(20)的检测范围及驾驶员的不同操作，将所述合成视景图像的一个或多个场景元素高亮覆盖在直升机模拟图像上。
6.根据权利要求5所述的可重定义的直升机战术模拟器视景显示系统，其特征在于，所述数据库(50)通过模拟高清摄像机、红外传感器、激光传感器获取数据。
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