CN115311428B

CN115311428B - 数字化机场滑行道模型生成方法、系统及设备

Info

Publication number: CN115311428B
Application number: CN202211243535.2A
Authority: CN
Inventors: 王杰; 刘岩; 郝德月
Original assignee: Zhuhai Xiangyi Aviation Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Xiangyi Aviation Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-12
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2042-10-12
Also published as: CN115311428A

Abstract

本发明属于数字模型构建领域，具体涉及了一种数字化机场滑行道模型生成方法、系统及设备，旨在解决现有的数字化模型通常只是对机场建筑、环境信息的可视化还原，未将明确的边界、照明信息标准地、精细地在数字模型中进行还原的问题。本发明包括：获取数字化机场的高清卫星纹理；通过正射投影方法获取跑道边界矢量数据；基于所述边界矢量数据，生成数字化机场滑行道模型。本发明通过标准化地在机场数字化模型中标准化的、自动的生成机场的滑行道和灯光的具体情况，可对接到任意模拟系统或模拟机，为基建规划、故障排查、安全方案制定方面提供了便利。

Description

数字化机场滑行道模型生成方法、系统及设备

技术领域

本发明属于数字模型构建领域，具体涉及了一种数字化机场滑行道模型生成方法、系统及设备。

背景技术

随着交通技术的发展，乘坐飞机已经成为人们的主要出行方式之一，为了实现对机场中飞机的数字化管理和规划，需要将现实的机场图像构建为可视化的数字模型。

现有的机场环境模型，通常为通过人工手动测量并雕刻的方式根据预设的尺寸将机场的每一处数据输入到模型中，且现有的数字化模型通常只是对机场建筑、环境信息的可视化还原，未将明确的边界、照明信息标准地、精细地在数字模型中进行还原，仅根据具有建筑信息的数字化模型在未来基建规划、故障排查和安全方案制定时存在不便。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有的数字化模型通常只是对机场建筑、环境信息的可视化还原，未将明确的边界、照明信息标准地、精细地在数字模型中进行还原，在未来基建规划、故障排查和安全方案制定时存在诸多不便的问题，本发明提供了一种数字化机场滑行道模型生成方法，所述方法包括：

步骤S100，获取数字化机场的高清卫星纹理；

步骤S200，基于所述数字化机场的高清卫星纹理，通过正射投影方法获取跑道边界矢量数据；

步骤S300，基于所述边界矢量数据，生成数字化机场滑行道模型。

在一些优选的实施方式中，所述数字化机场的高清卫星纹理为包含了机场地形信息、建筑物信息和高度信息的高清卫星图像。

在一些优选的实施方式中，所述步骤S300，具体包括：

步骤S310，预设的矢量数据特征-边线数据库，通过图像特征识别的方式基于所述边界矢量数据配置滑行道边线样式；

基于所述滑行道边线样式配置滑行道边灯偏移量；

获得配置好边道信息的边界矢量数据；

步骤S320，基于所述配置好边道信息的边界矢量数据，生成滑行道边线多边形和边灯光点位置，获得数字化机场滑行道模型。

在一些优选的实施方式中，在步骤 S300之后，还包括步骤S400：

基于所述数字化机场滑行道模型，结合机场地形信息和高度信息，获得精细数字化机场滑行道模型。

在一些优选的实施方式中，所述数字化机场的高清卫星纹理，可通过卫星图像、无人机拍摄图像或人为记录图像自动生成，或人工建模刻画生成。

本发明的另一方面，提出了一种数字化机场滑行道模型生成系统，所述系统包括：

机场模型获取模块，配置为获取数字化机场的高清卫星纹理；

矢量信息获取模块，配置为基于所述数字化机场的高清卫星纹理，通过正射投影方法获取跑道边界矢量数据；

数字化模型生成模块，配置为基于所述边界矢量数据，生成数字化机场滑行道模型。

在一些优选的实施方式中，所述数字化模型生成模块，具体包括：

边线配置及灯光偏移单元，预设的矢量数据特征-边线数据库，通过图像特征识别的方式基于所述边界矢量数据配置滑行道边线样式，基于所述滑行道边线样式配置滑行道边灯偏移量，获得配置好边道信息的边界矢量数据；

模型确定单元，基于所述配置好边道信息的边界矢量数据，生成滑行道边线多边形和边灯光点位置，获得数字化机场滑行道模型。

在一些优选的实施方式中，所述系统在执行数字化模型生成模块的功能后，还包括：

模型精细化单元，基于所述数字化机场滑行道模型，结合机场地形信息和高度信息，获得精细数字化机场滑行道模型。

本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的数字化机场滑行道模型生成方法。

本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的数字化机场滑行道模型生成方法。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过标准化地在机场数字化模型中标准化的、自动的生成机场的滑行道和灯光的具体情况，可对接到任意模拟系统或模拟机，为基建规划、故障排查、安全方案制定方面提供了便利。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例中数字化机场滑行道模型生成方法的流程示意图；

图2是用于实现本申请方法实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明提供一种数字化机场滑行道模型生成方法，本方法通过标准化地在机场数字化模型中标准化的、自动的生成机场的滑行道和灯光的具体情况，可对接到任意模拟系统或模拟机，为基建规划、故障排查、安全方案制定方面提供了便利。

本发明的一种数字化机场滑行道模型生成方法，包括：

步骤S100，获取数字化机场的高清卫星纹理；

为了更清晰地对本发明数字化机场滑行道模型生成方法进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。

本发明第一实施例的数字化机场滑行道模型生成方法，包括步骤S100-步骤S300，各步骤详细描述如下：

步骤S100，获取数字化机场的高清卫星纹理；

在本实施例中，所述数字化机场的高清卫星纹理为包含了机场地形信息、建筑物信息和高度信息的高清卫星图像。所述数字化机场的高清卫星纹理可通过卫星图像、无人机拍摄图像或人为记录图像自动生成，或人工建模刻画生成。本发明也可在现有技术的高清卫星纹理中实施。

步骤S200，基于所述数字化机场的高清卫星纹理，通过正射投影方法获取跑道边界矢量数据。在本实施例中可将滑行道道面形状数据作为正射投影的输入，获取跑道边界矢量数据。初始得到的数字化机场的高清卫星纹理，对于构建模型可能存在变形等误差情况，需要通过平铺展开、拉伸校正和正射投影的方式进行调整。现阶段能够获得的数字化机场的高清卫星纹理，由于机场跑道材质与非跑道材质存在明显区别，且每个像素都对应了经纬度坐标，因此正射投影后可以得到准确的平滑规整的边界矢量数据。

在本实施例中，所述步骤S300，具体包括：

步骤S310，预设的矢量数据特征-边线数据库，通过图像特征识别的方式基于所述边界矢量数据配置滑行道边线样式；所述边线样式包括单黄线无黑底、双黄线无黑底、单黄线有黑底和双黄线有黑底，同时还区分转角和直线；

基于所述滑行道边线样式配置滑行道边灯偏移量；机场的灯光根据滑行道边线具有标准的配置标准，如：滑行道边线样式为长直线，设置灯光间隔60米设置一处；滑行道边线样式为转角，转角半径大于60米，设置灯光间隔30米设置一处；滑行道边线样式为转角，转角半径小于60米，设置灯光间隔15米设置一处；

获得配置好边道信息的边界矢量数据；

在本实施例中，在步骤 S300之后，还包括步骤S400：

基于所述数字化机场滑行道模型，结合机场地形信息和高度信息，获得精细数字化机场滑行道模型。精细数字化机场滑行道模型通过机场地形信息和高度信息将滑行道边线和灯光拉到预设的高度层，使得精细数字化机场滑行道模型能够精确的还原机场中的边线、光照的信息，对于未来几件规划、故障排查和安全方案制定提供了可靠参考。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本发明第二实施例的数字化机场滑行道模型生成系统，所述系统包括：

在本实施例中，所述数字化模型生成模块，具体包括：

边线配置及灯光偏移单元，预设的矢量数据特征-边线数据库，通过图像特征识别的方式配置滑行道边线样式，基于所述滑行道边线样式配置滑行道边灯偏移量，获得配置好边道信息的边界矢量数据；

在本实施例中，所述系统在执行数字化模型生成模块的功能后，还包括：

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的数字化机场滑行道模型生成系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本发明的第三实施例，提供一种将本发明应用于全动模拟机的场景还原的方法；

获取任意机场的数字化机场的高清卫星纹理；

通过如步骤S100-步骤S400的方法，获得精细数字化机场滑行道模型；对所述精细数字化机场滑行道模型中的灯光点赋予对应的灯光样式和照射区域，并对所述照射区域赋予相应的亮度；

在所述精细数字化机场滑行道模型中，通过设置虚拟视角的方法，即生成全动模拟机中的视觉场景，精确还原全动模拟机中场景的照明条件，在生成的视觉场景中，受训员可明确看到道边线和灯光的具体位置，并根据预设的天气状况模板对视觉效果如反光率、亮度或分辨率进行调整，以便在训练过程中提高起飞或降落的规范性，根据各个阶段中全动模拟机模拟的飞机与模拟的机场滑行道边线的距离，自动生成训练评分提供了依据。

本实施例中还包括反过来根据不同的灯光状况下各飞行员的训练评分优选最佳的灯光状态的步骤；

通过在全动模拟机生成的精细数字化机场滑行道模型中，由飞行员在设定机场的不同的灯光条件且相同天气情况下，执行相同的飞行任务，统计得分中位数以上的飞行员的平均分，以平均分最高的对应的灯光条件作为该天气下的最佳灯光状态；

所述不同的灯光条件，为在保证基本辨识度的情况下，在预设照明强度范围内，以随机顺序为不同次的飞行训练设置光照强度，并计算该天气该光照状态下的得分；避免训练员的视觉适应对最佳灯光状态选择的影响。

本发明第四实施例的一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

本发明第五实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的数字化机场滑行道模型生成方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

下面参考图2，其示出了用于实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图2示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图2所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)201，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)202中的程序或者从存储部分208加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)203中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 203中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 201、ROM 202以及RAM 203通过总线204彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口205也连接至总线204。

以下部件连接至I/O接口205：包括键盘、鼠标等的输入部分206；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分207；包括硬盘等的存储部分208；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分209。通信部分209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器210也根据需要连接至I/O接口205。可拆卸介质211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分208。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质211被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)201执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数字化机场滑行道模型生成方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S100，获取数字化机场的高清卫星纹理；所述数字化机场的高清卫星纹理为包含了机场地形信息、建筑物信息和高度信息的高清卫星图像；

步骤S300，基于所述边界矢量数据，生成数字化机场滑行道模型；

基于所述滑行道边线样式配置滑行道边灯偏移量；

获得配置好边道信息的边界矢量数据；

步骤S320，基于所述配置好边道信息的边界矢量数据，生成滑行道边线多边形和边灯光点位置，获得数字化机场滑行道模型；

步骤S400，基于所述数字化机场滑行道模型，结合机场地形信息和高度信息，获得精细数字化机场滑行道模型。

2.根据权利要求1所述的数字化机场滑行道模型生成方法，其特征在于，所述数字化机场的高清卫星纹理，可通过卫星图像、无人机拍摄图像或人为记录图像自动生成，或人工建模刻画生成。

3.一种数字化机场滑行道模型生成系统，其特征在于，所述系统包括：

矢量信息获取模块，配置为基于所述数字化机场的高清卫星纹理，通过正射投影方法获取跑道边界矢量数据；所述数字化机场的高清卫星纹理为包含了机场地形信息、建筑物信息和高度信息的高清卫星图像；

数字化模型生成模块，配置为基于所述边界矢量数据，生成数字化机场滑行道模型；具体包括：

模型确定单元，基于所述配置好边道信息的边界矢量数据，生成滑行道边线多边形和边灯光点位置，获得数字化机场滑行道模型；

还包括：

模型精细化模块，基于所述数字化机场滑行道模型，结合机场地形信息和高度信息，获得精细数字化机场滑行道模型。

4.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-2任一项所述的数字化机场滑行道模型生成方法。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-2任一项所述的数字化机场滑行道模型生成方法。