CN115454144A - 一种动目标飞行轨迹平滑方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动目标飞行轨迹平滑方法及系统,首先获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数;然后计算动目标前一轨迹点到当前轨迹点的运动参数变化量;在当前轨迹点与前一轨迹点之间设置若干时间间隔均匀的轨迹转换点;根据前一轨迹点到当前轨迹点的运动参数变化量,计算得到动目标在每个轨迹转换点的运动参数;根据轨迹转换点位置坐标平滑动目标在前一轨迹点与当前轨迹点之间的飞行轨迹。基于动目标的飞行趋势通过增加轨迹转换点实现动目标在两轨迹点之间飞行轨迹的平滑,视觉展现效果优异,在平滑飞行的同时还能通过轨迹转换点实时反映动目标的运行方向、飞行速度、间隔时间等飞行状态的动态变化过程。
Description
技术领域
本发明涉及航空信息可视化,具体是涉及一种动目标飞行轨迹平滑方法及系统。
背景技术
随着飞行技术的不断发展,各种各样的气球、滑翔机、飞艇、直升机、运输机等飞行器已经广泛应用于地质勘测、人员搜救、国际/国内通勤等民用领域,每日有数以万计的飞行器翱翔蓝天。根据民航局发布的《2020年民航行业发展统计公报》显示:在民航运输领域,截至2020年底,64家运输航空公司所拥有的运输飞机已接近4000架,开辟的航线已超过5000条,仅2020年民航运输机场完成旅客吞吐量就超过8亿人次、起降架次超过900万架次;在通用航空领域,截至2020年底,获得通用航空经营许可证的通用航空企业已超过500家,通用航空在册航空器总数接近3000架;同时,随着无人机领域的不断兴起,截至2020年底,全行业无人机拥有者注册用户超50万个,注册的无人机超过50万架,2020年参与民航局无人机云交换系统的无人机飞行小时共有183万小时。
空中的飞行器动目标通过无线电、GPS等手段将当前的位置、速度、方向等信息以周期性轨迹信息的形式传送至地面监测系统。由于收到的轨迹信息并不是连续的,并且考虑到信号传输、接收等多方面的因素也无法实现轨迹信息的连续不间断发送,如图2所示,因此动目标在监测系统的航空图中往往以逐点跳动的方式进行展现。该展现方式主要存在两方面的问题:一是仿真展现效果粗糙、人机交互体验差,特别是在监测动目标数量较多的情况下,满屏皆是逐点跳动的动目标;二是由于轨迹信息的不连续性,所包含的方向、速度等飞行趋势关注内容的动态实时变化情况难以在逐点展现中得到体现,比如,动目标的运行方向在两个相邻的轨迹点位置发生了很大的变化,基于逐点跳动展现的方式,方向的动态变化过程难以得到清晰的展现。
发明内容
发明目的:针对以上缺点,本发明提供一种展现动目标真实、平滑飞行趋势的动目标飞行轨迹平滑方法。
本发明还提供一种动目标飞行轨迹平滑系统。
技术方案:为解决上述问题,本发明采用一种动目标飞行轨迹平滑方法,包括以下步骤:
(1)获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数,运动参数包括所处时刻、航向、速度和坐标;
(2)基于动目标前一轨迹点和当前轨迹点的运动参数,计算得到动目标前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量;
(3)在当前轨迹点与前一轨迹点之间设置若干时间间隔均匀的轨迹转换点;
(4)根据前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量,计算得到动目标在每个轨迹转换点的航向、速度及位置坐标;
(5)根据轨迹转换点位置坐标平滑动目标在前一轨迹点与当前轨迹点之间的飞行轨迹。
进一步的,所述当前轨迹点与前一轨迹点之间每秒设置的轨迹转换点个数大于24。
本发明还采用一种动目标飞行轨迹平滑系统,包括:
轨迹参数获取模块,用于获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数,运动参数包括所处时刻、航向、速度和坐标;
轨迹转换点设置模块,用于在当前轨迹点与前一轨迹点之间设置若干时间间隔均匀的轨迹转换点;
参数计算模块,用于基于动目标前一轨迹点和当前轨迹点的运动参数,计算得到动目标前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量;并根据前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量,计算得到动目标在每个轨迹转换点的航向、速度及位置坐标;
轨迹平滑模块,用于根据轨迹转换点位置坐标平滑动目标在前一轨迹点与当前轨迹点之间的飞行轨迹。
有益效果:本发明相对于现有技术,其显著优点是基于动目标的飞行趋势通过增加轨迹转换点实现动目标在两轨迹点之间的平滑飞行能力,仿真展现效果优异、人机交互体验好,在平滑飞行的同时还能通过轨迹转换点实时反映动目标的运行方向、飞行速度、间隔时间等飞行状态的动态变化过程;其次,仅运用动目标自身的飞行轨迹数据信息,不同于业内常用贝塞尔曲线进行辅助插值计算,计算简洁高效适合批量动目标进行平滑飞行计算;最后,本方明适用于气球、滑翔机、飞艇、直升机、运输机等大多数常规动目标飞行器。
附图说明
图1是本发明飞行轨迹平滑方法的流程图。
图2是动目标沿轨迹点逐点跳动示意图。
图3是对图2动目标平滑飞行轨迹后的轨迹示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例中一种动目标飞行轨迹平滑方法,可以实现动目标基于轨迹点平滑飞行的能力,并且在平滑飞行过程中能够实时反映动目标的飞行状态,包括以下步骤:
(1)获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数,运动参数包括所处时刻、航向、速度和坐标,将动目标当前轨迹点与前一轨迹点分别标注为,其中,对应的动目标在当前轨迹点与前一轨迹点的所处时刻分别为,当前轨迹点的具体位置为,前一轨迹点的具体位置为,当前轨迹点的运动方向向量为,动目标前一轨迹点的运动方向向量为,用平面直角坐标表示两个向量分别为和。
(2)基于动目标前一轨迹点和当前轨迹点的运动参数,计算得到动目标前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量。
轨迹转换点位置坐标计算:
基于第一个轨迹转换点的具体位置,依次可计算出后续所有轨迹转换点的具体位置,计算公式如下:
(5)对动目标其它轨迹点作上述步骤的处理,最终基于轨迹转换点的具体位置,可实现动目标从前一个轨迹点到当前轨迹点的平滑飞行轨迹,并且在平滑飞行轨迹中通过轨迹转换点能够实时反映动目标的飞行状态。
Claims (9)
1.一种动目标飞行轨迹平滑方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数,运动参数包括所处时刻、航向、速度和坐标;
(2)基于动目标前一轨迹点和当前轨迹点的运动参数,计算得到动目标前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量;
(3)在当前轨迹点与前一轨迹点之间设置若干时间间隔均匀的轨迹转换点;
(4)根据前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量,计算得到动目标在每个轨迹转换点的航向、速度及位置坐标;
(5)根据轨迹转换点位置坐标平滑动目标在前一轨迹点与当前轨迹点之间的飞行轨迹。
6.根据权利要求1所述的动目标飞行轨迹平滑方法,其特征在于,所述当前轨迹点与前一轨迹点之间每秒设置的轨迹转换点个数大于24。
7.一种应用权利要求1所述动目标飞行轨迹平滑方法的系统,其特征在于,包括:
轨迹参数获取模块,用于获取动目标当前轨迹点的运动参数以及前一轨迹点的运动参数,运动参数包括所处时刻、航向、速度和坐标;
参数计算模块,用于基于动目标前一轨迹点和当前轨迹点的运动参数,计算得到动目标前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量;并根据前一轨迹点到当前轨迹点的时间间隔、航向变化量、速度变化量以及位置变化量,计算得到动目标在每个轨迹转换点的航向、速度及位置坐标;
轨迹转换点设置模块,用于在当前轨迹点与前一轨迹点之间设置若干时间间隔均匀的轨迹转换点;
轨迹平滑模块,用于根据轨迹转换点位置坐标平滑动目标在前一轨迹点与当前轨迹点之间的飞行轨迹。
8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求6任一所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求6任一所述方法的步骤。
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