CN114638106A - 一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，通过将各个时间的航空器以及航空场景通过图像的方式初始化给用户，接收用户的管制调整并显示，从而根据显示的图像的各个视频帧的顺序得到管制员的操作情况，从而大幅度的提升系统的运算速度；本发明在获取管制员的操作情况的时候，为了进一步的减小系统的运算量，将视频帧的特征值按照时间戳的先后顺序进行排列，得到操作数组，为了确保操作数组的单一性，将操作数组进行归一化处理，最后通过学习模型的手段对处理后的操作数组进行运算，得到该管制训练的评估数值，从通过使用简单的数组的方式结合学习模型的方式，有效的减小了评估时候的运算量，提升系统的运算效率。

Description

一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法
技术领域
本发明涉及雷达管制领域，特别涉及一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法。
背景技术
雷达管制是空中交通管制的一种，是通过雷达获取航空器的位置信息，并将其位置信息显示出来，然后由专门的管制员根据显示的图像进行管制，在将管制的信息发送到航空器，引导航空器在空中的飞行方向和速度。
目前，在对管制员的培训中，都是使用模拟系统让管制员进行训练。在模拟系统中，会给管制员一个设定的场景，然后让管制员根据设定的场景进行操作，同时记录管制员的操作过程，并通过多种算法已经评估方式对管制员的操作进行评估，从而得到一个综合的评价。这样的方式虽然可以使得管制员得到一个整体技能的训练，但是系统中庞大的数据采集和计算需要耗费大量的时间，从而拖慢整个系统的运算速度。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，通过将各个时间的航空器以及航空场景通过图像的方式初始化给用户，接收用户的管制调整并显示，从而根据显示的图像的各个视频帧的顺序得到管制员的操作情况，从而大幅度的提升系统的运算速度。
为此，本发明提供一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，包括如下步骤：
设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境；
建立空白视频，建立所述空白视频的坐标系，根据所述航空器的坐标将所述航空器显示在所述原始视频上，并将所述航空器的飞行路径填入所述空白视频中，同时将所述航空环境填入所述空白视频中，得到更新视频；
将所述更新视频显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，将修改后的所述飞行路径覆盖原有的飞行路径，填入所述更新视频中，更新所述更新视频，并将更新的更新视频显示给管制员，直至训练结束；
当训练结束后，将最新的所述更新视频拆解为各个视频帧以及对应的时间戳，依次获取每一个所述视频帧的特征值，并根据对应的时间戳的顺序依次排列，输出得到操作数组；
将所述操作数组进行归一化后作为输入送入训练好的学习模型中，输出得到多项测评的指标数据，并将各项指标数据显示给管制员。
进一步，在设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境的时候，包括如下步骤：
在获取航空器的坐标、飞行路径的时候：
雷达获取空中实时的航空器的位置，并将航空器的位置转化为坐标的形式；
查询航空器的飞行目标，并将所述飞行目标结合所述航空器的坐标转化为所述飞行路径；
在获取航空环境的时候：
获取实时的气象数据；
将气象数据通过图像化处理转化为二维点云数据的集合，所述二维点云数据的集合组成所述航空环境。
更进一步，所述飞行路径使用函数的形式进行表示，所述飞行路径的自变量为时间，时间间隔为所述时间戳，每一个所述时间戳分别对应一个所述航空器的位置。
更进一步，所述航空环境使用气象视频的形式进行表示，所述气象视频的视频帧对应的时间戳与所述空白视频的视频帧对应的时间戳一致。
进一步，将所述更新视频通过触摸显示器显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，所述修改是通过在所述触摸显示器上划出所述飞行路径，所述飞行路径为所述航空器的位置的集合，集合中的每一个所述航空器的位置均与一个所述时间戳相对应。
进一步，所述航空器的数量有多个，多个所述航空器的位置互不相同，每一个所述航空器使用不同的颜色显示在所述空白视频中。
进一步，所述视频帧的特征值为颜色特征值；
所述航空器和所述航空环境均使用不同的颜色显示在所述空白视频中；
所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围互不干扰；
所述操作数组为每一个所述视频帧的颜色特征值依据所述时间戳的顺序排列的组合。
更进一步，所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围覆盖所有的颜色值。
本发明提供的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，具有如下有益效果：
本发明通过将各个时间的航空器以及航空场景通过图像的方式初始化给用户，接收用户的管制调整并显示，从而根据显示的图像的各个视频帧的顺序得到管制员的操作情况，从而大幅度的提升系统的运算速度；
本发明在获取管制员的操作情况的时候，为了进一步的减小系统的运算量，将视频帧的特征值按照时间戳的先后顺序进行排列，得到操作数组，为了确保操作数组的单一性，将操作数组进行归一化处理，最后通过学习模型的手段对处理后的操作数组进行运算，得到该管制训练的评估数值，从通过使用简单的数组的方式结合学习模型的方式，有效的减小了评估时候的运算量，提升系统的运算效率。
附图说明
图1为本发明的整体流程示意框图；
图2为本发明中初始设定的流程示意框图；
图3为本发明得到操作数组的流程示意框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
具体的，如图1-3所示，本发明实施例提供了一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，包括如下步骤：
(一)设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境；
(二)建立空白视频，建立所述空白视频的坐标系，根据所述航空器的坐标将所述航空器显示在所述原始视频上，并将所述航空器的飞行路径填入所述空白视频中，同时将所述航空环境填入所述空白视频中，得到更新视频；
(三)将所述更新视频显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，将修改后的所述飞行路径覆盖原有的飞行路径，填入所述更新视频中，更新所述更新视频，并将更新的更新视频显示给管制员，直至训练结束；
(四)当训练结束后，将最新的所述更新视频拆解为各个视频帧以及对应的时间戳，依次获取每一个所述视频帧的特征值，并根据对应的时间戳的顺序依次排列，输出得到操作数组；
(五)将所述操作数组进行归一化后作为输入送入训练好的学习模型中，输出得到多项测评的指标数据，并将各项指标数据显示给管制员。
上述步骤(一)至步骤(五)中，按照逻辑顺序依次进行，在步骤(一)中，是对于训练场景的初始设定，得到最初的参数，对于设定的过程，可以使用随机输入的，也可以使用认为录入的，还可以将目前的实际数据引入，该步骤为步骤(二)做出了铺垫，在步骤(二)中，是将步骤(一)中获取的舒适数据填入空白视频中，也就是在没有管制员进行管制操作时候的情况，得到初始的更新视频，之后，步骤(三)是管制员进行管制的时候，对于系统的改变过程，并根据管制员的操作对更新视频进行修正更新，同时，管制员所看到的也是操作后更新的更新视频，步骤(四)是将最终更新的视频进行处理的过程，得到每一个视频帧的特征值，每一个视频帧就反应的是管制员在模拟管制中的管制方式，通过特征值的方式，就有效的将视频帧的图像转化为数据，也就是将管制员在该时间段的操作转化为数据，步骤(五)就是对管制员的操作进行评价，通过数据的方式对数据进行处理，在本发明中，是将数组进行处理，这样就会使得本发明在数据处理上大幅度的降低处理的过程，提升处理的效率。
因此，本发明通过将各个时间的航空器以及航空场景通过图像的方式初始化给用户，接收用户的管制调整并显示，从而根据显示的图像的各个视频帧的顺序得到管制员的操作情况，从而大幅度的提升系统的运算速度。
在本发明中，在设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境的时候，包括如下步骤：
在获取航空器的坐标、飞行路径的时候：首先，雷达获取空中实时的航空器的位置，并将航空器的位置转化为坐标的形式；之后，查询航空器的飞行目标，并将所述飞行目标结合所述航空器的坐标转化为所述飞行路径。
在获取航空环境的时候：首先，获取实时的气象数据；之后，将气象数据通过图像化处理转化为二维点云数据的集合，所述二维点云数据的集合组成所述航空环境。
上述技术方案中，通过获取实时数据的方式对航空器的坐标、飞行路径以及航空环境的实时数据进行引入，这样可以使得管制员在训练的时候，所处的训练场景是真实的场景，有助于管制员进行合理的训练。
本发明将视频帧的像素和航空器的坐标、飞行路径全部使用坐标的方式，完成了两者的统一关系，这样就可以将航空器的坐标、飞行路径融合填入到原始的空白视频中，同时，本发明将航空环境使用点云数据，在将点云数据转化为二维的格式，从而完成对原始的空白视频的填入，这样就可以使得原始视频中加入了航空环境的景象，使得管制员在观看的时候，与真实的情景类似，从而使得模拟管制场景的更加的真实。
下面，本发明从上述的飞行路径以及航空环境两方面，结合视频的形式，对数据进行写入的过程。
同时，在本发明中，所述飞行路径使用函数的形式进行表示，所述飞行路径的自变量为时间，时间间隔为所述时间戳，每一个所述时间戳分别对应一个所述航空器的位置。
同时，在本发明中，所述航空环境使用气象视频的形式进行表示，所述气象视频的视频帧对应的时间戳与所述空白视频的视频帧对应的时间戳一致。
在本发明中，相邻视频帧的时间戳对应的间隔时间与飞行路径使用函数的各个位置的相隔时间以及每一个时刻点云数据的间隔时间均相同。这样就可以通过三者在时间的维度上一致，从而使得进行完成的相融合，最终输出得到完整的更新视频。
另外，本发明中对于的操作进行了更加细致人性化的设定，大幅度的降低了管制员操作的难度，使得在紧急状态下，经验丰富的管制员可以迅速的做出管制。
在本发明中，将所述更新视频通过触摸显示器显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，所述修改是通过在所述触摸显示器上划出所述飞行路径，所述飞行路径为所述航空器的位置的集合，集合中的每一个所述航空器的位置均与一个所述时间戳相对应。
本发明通过减少管制员操作的难度，直接将航空器要航行的位置通过位置的集合的方式存储在集合中，并与时间一一对应，从而就可以到达飞行的轨迹，对于位置与时间一一对应，是根据飞行器的飞行速度自动进行计算和对应的，使得飞机保持均匀的速度行驶，从而使得在航空器飞行的时候，确保航空器的飞行安全。
在本发明中，所述航空器的数量有多个，多个所述航空器的位置互不相同，每一个所述航空器使用不同的颜色显示在所述空白视频中。这样就可以区分出来每一个航空器在空中的位置，也方便管制员进行管制。
在本发明中，对视频帧的特征值进行详细的限定，所述视频帧的特征值为颜色特征值；所述航空器和所述航空环境均使用不同的颜色显示在所述空白视频中；所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围互不干扰；所述操作数组为每一个所述视频帧的颜色特征值依据所述时间戳的顺序排列的组合。在本发明中，所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围互不干扰，意为所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围分别在相互之间没有交集的两个数值段中。
同时，在本发明中，所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围覆盖所有的颜色值。从而使得颜色被充分的利用，所得到的数值也相对更加的准确。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，包括如下步骤：
设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境；
建立空白视频，建立所述空白视频的坐标系，根据所述航空器的坐标将所述航空器显示在所述原始视频上，并将所述航空器的飞行路径填入所述空白视频中，同时将所述航空环境填入所述空白视频中，得到更新视频；
将所述更新视频显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，将修改后的所述飞行路径覆盖原有的飞行路径，填入所述更新视频中，更新所述更新视频，并将更新的更新视频显示给管制员，直至训练结束；
当训练结束后，将最新的所述更新视频拆解为各个视频帧以及对应的时间戳，依次获取每一个所述视频帧的特征值，并根据对应的时间戳的顺序依次排列，输出得到操作数组；
将所述操作数组进行归一化后作为输入送入训练好的学习模型中，输出得到多项测评的指标数据，并将各项指标数据显示给管制员。
2.如权利要求1所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，在设定航空器的坐标、飞行路径以及航空环境的时候，包括如下步骤：
在获取航空器的坐标、飞行路径的时候：
雷达获取空中实时的航空器的位置，并将航空器的位置转化为坐标的形式；
查询航空器的飞行目标，并将所述飞行目标结合所述航空器的坐标转化为所述飞行路径；
在获取航空环境的时候：
获取实时的气象数据；
将气象数据通过图像化处理转化为二维点云数据的集合，所述二维点云数据的集合组成所述航空环境。
3.如权利要求2所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，所述飞行路径使用函数的形式进行表示，所述飞行路径的自变量为时间，时间间隔为所述时间戳，每一个所述时间戳分别对应一个所述航空器的位置。
4.如权利要求2所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，所述航空环境使用气象视频的形式进行表示，所述气象视频的视频帧对应的时间戳与所述空白视频的视频帧对应的时间戳一致。
5.如权利要求1所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，将所述更新视频通过触摸显示器显示给管制员，同时接收管制员对所述航空器的飞行路径的修改，所述修改是通过在所述触摸显示器上划出所述飞行路径，所述飞行路径为所述航空器的位置的集合，集合中的每一个所述航空器的位置均与一个所述时间戳相对应。
6.如权利要求1所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，所述航空器的数量有多个，多个所述航空器的位置互不相同，每一个所述航空器使用不同的颜色显示在所述空白视频中。
7.如权利要求1所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，所述视频帧的特征值为颜色特征值；
所述航空器和所述航空环境均使用不同的颜色显示在所述空白视频中；
所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围互不干扰；
所述操作数组为每一个所述视频帧的颜色特征值依据所述时间戳的顺序排列的组合。
8.如权利要求7所述的一种基于互联网的雷达管制模拟训练方法，其特征在于，所述航空器所使用的颜色值的范围和所述航空环境所使用的颜色值的范围覆盖所有的颜色值。
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