KR100613884B1 - Indication method of actual flight path on Jeppesen chart - Google Patents
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Abstract
개시된 발명은 젭슨(Jeppesen) 차트 이미지의 경도의 범위와 위도의 범위를 계산하는 단계와, 경/위도 좌표계를 가지는 가상의 2차원 평면을 윈도우상에 설정하는 단계와, 상기 젭슨 차트 이미지를 경/위도 좌표계상에 맵핑시키는 단계와, 항공기에 탑재된 INS(Initial Navigation System)에 의한 경위도 좌표값이나, GPS에 의한 경위도 좌표값을 이용하여 실제 비행경로를 경/위도 좌표계상에 그려주는 단계를 포함한다.The disclosed invention includes computing a range of longitude and latitude of a Jeppesen chart image, setting a virtual two-dimensional plane having a longitude / latitude coordinate system on the window, Mapping an actual flight path on a latitude / longitude coordinate system using a latitude / longitude coordinate value by an INS (Initial Navigation System) mounted on an aircraft or a latitude / longitude coordinate value by GPS do.
상기한 본 발명에 의하면, 컴퓨터 애니메이션을 통해 표준 비행 차트와 비교하여 직관적이고도 정확한 비행 분석이 가능하고, 이러한 표준운항을 통해 공항으로의 안정적인 최종 접근(Final Approach)이 가능하여 안전운항에 실질적으로 도움을 줄 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to perform intuitive and accurate flight analysis by comparing with a standard flight chart through computer animation, and it is possible to perform a final approach approach to the airport through such standard flight, .
Jeppesen 차트, 경/위도 범위, 2차원 평면, 실제 비행경로, 맵핑, 시프트, Flight Track.Jeppesen chart, longitude / latitude range, two-dimensional plane, actual flight path, mapping, shift, Flight Track.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 젭슨(Jeppesen) 차트상의 실제 비행경로 표시방법에 대한 순서도이다.1 is a flowchart of a method of displaying an actual flight path on a Jeppesen chart according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 적용되는 젭슨 차트의 예로서 실제 인천 공항 활주로의 VOR/DME 비행 차트이다.2 is an example of a Volson chart applied to the present invention, and is a VOR / DME flight chart of a real Incheon airport runway.
도 3은 도 1에 나타낸 경/위도 범위 계산 단계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining the light / latitude range calculation step shown in FIG.
도 4a와 도 4b는 도 1에 나타낸 비행경로 표시단계에서 시프트(shift) 전과 후를 나타낸 도면이다.FIGS. 4A and 4B are views showing a time before and after a shift in the flight path display step shown in FIG. 1. FIG.
본 발명은 비행정보 분석 및 3차원 영상 시현시스템을 위한 모듈에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지구 모델의 경/위도 좌표계를 2차원 평면상에 투영하여 해당 공항의 젭슨(Jeppesen) 차트상에 실제 비행경로를 그려주는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a module for flight information analysis and 3D image viewing system, and more particularly, to a module for flight information analysis and 3D image view system, And a method of drawing a route.
비행정보 분석 및 3차원 영상 시현시스템(FDAS; Flight Data Analysis & Animation System))은 비행 후에 저장장치(QAR, CVR 등)에 기록된 데이터를 활용하여 비행상황(조종실내 각종 비행계기의 작동상태, 비행 항로, 이착륙 상황) 등을 외부 스크린이나 컴퓨터 모니터 등에 그대로 재현시킴으로써, 조종사의 잘한 것, 잘못한 것, 조종사의 습관 등을 확인하고 이를 조종사 교육에 반영하도록 하는 시스템이다.Flight Data Analysis & Animation System (FDAS) is a flight information analysis and animation system that uses data recorded on storage devices (QAR, CVR, etc.) Flight, and takeoff and landing situations) on an external screen or on a computer monitor so that the pilot's good, wrong, and pilot's habits are confirmed and reflected in pilot training.
기존의 비행 분석은 시간 흐름에 따른 테이블 형식의 텍스트(text) 데이터를 통한 전문가들의 주관적인 분석 능력에 의존하거나, 수동으로 만들어진 그래프화된 데이터에 의한 분석이 대부분이었다.Conventional flight analysis mostly relies on the subjective analysis ability of the experts through the text data of the tabular form according to time, or analysis by manually created graphical data.
특히 비행경로 분석을 위해서 공항 주변 비행에 표준화된 젭슨 차트(Jeppesen Chart)와 실제 비행과의 비교/분석이 차트와 데이터간의 직접적인 비교에 의해 이루어져야 했으나 이 비교가 불가능하였고, 이에 의해 분석 전문가의 눈짐작에 의존하여 대략적인 경향만을 파악할 수 있었다.In particular, the comparison and analysis of the Jeppesen Chart and the actual flight on the standardized flight around the airport for the flight path analysis had to be done by a direct comparison between the chart and the data, but this comparison was not possible, And only the approximate tendency could be grasped.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, WGS84 지구 모델의 경/위도 좌표계를 2차원 평면상에 투사하여 해당 공항의 젭슨 차트상에 실제 비행경로를 그려줌으로써, 표준 비행경로와 실제 비행경로간의 직접적인 비교/분석을 위하여 젭슨 차트상에 실제 비행경로 표시방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention, which is devised to solve the above-described problems, is to project a light / latitude coordinate system of a WGS84 earth model on a two-dimensional plane, The purpose of the present invention is to provide a method of displaying actual flight paths on the 젭Son chart for direct comparison / analysis between the two.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, WGS84 지구 모델의 경/위도 좌표계를 가지는 2차원 평면상에 공항의 젭슨 차트를 좌표에 맞도록 그린 후, 실제 비행 경로의 위/경도 좌표를 그려준다.In order to accomplish the above object, the present invention draws a Jones chart of an airport on a two-dimensional plane having a latitude / longitude coordinate system of the WGS84 earth model, and then draws the top / longitude coordinates of the actual flight path.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 젭슨(Jeppesen) 차트상의 실제 비행경로 표시방법에 대한 순서도이다.1 is a flowchart of a method of displaying an actual flight path on a Jeppesen chart according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 지구의 타원형 모델로는 WGS84를 사용하고, 좌표계는 경/위도 좌표(geographic coordinate)를 사용한다.In the present invention, WGS84 is used as an elliptical model of the earth, and a geographic coordinate system is used as a coordinate system.
도시된 바와 같이, 젭슨 차트 이미지의 경도(Longitude)의 범위와 위도(Latitude)의 범위를 계산하는 단계(S102)와, 경/위도 좌표계를 가지는 가상의 2차원 평면을 윈도우상에 설정하는 단계(S104)와, 상기 젭슨 차트 이미지를 경/위도 좌표계상에 맵핑시키는 단계(S106)와, 항공기에 탑재된 INS(Initial Navigation System)에 의한 경위도 좌표 혹은, GPS(Global Positioning System)에 의한 경위도 좌표값을 이용하여 실제 비행경로를 경/위도 좌표계상에 그려주는 단계(S018)를 포함한다.As shown, a step S102 of calculating a range of a longitude and a latitude of a Wanson chart image and a step of setting a virtual two-dimensional plane having a longitude / latitude coordinate system on the window (S106) of mapping an image of the Jamson chart on a latitude / longitude coordinate system (S106), and a latitude / longitude coordinate value by an INS (Initial Navigation System) (S018) of drawing the actual flight path on the latitude / longitude coordinate system using the actual flight path.
먼저 젭슨 차트 이미지의 경/위도 범위 계산단계(S102)에 대해 설명한다.First, the range / latitude range calculation step (S102) of the Wilson chart image will be described.
도 2는 본 발명에 적용되는 젭슨 차트의 예로서 실제 인천 공항 활주로의 VOR/DME 비행 차트이다.2 is an example of a Volson chart applied to the present invention, and is a VOR / DME flight chart of a real Incheon airport runway.
도 3은 도 1에 나타낸 경/위도 범위의 계산단계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining calculation steps of the longitude / latitude range shown in FIG.
여기서 젭슨 차트(Jeppesen Chart)는, 상업용 항공기의 운항사 및 조종사 대부분이 비행(계기 비행) 표준으로 삼고 있는 비행 차트로써, 용도 및 목적에 따라 Enroute 차트, SID(Standard Instrument Departure) 차트, STAR(Standard Terminal Arrival) 차트, Instrument Approach 차트, Airport 차트 등의 다양한 비행 차트들 이 공항별로 구비된다.Here, the Jeppesen Chart is a flight chart that is used by most commercial operators and pilots as a flight (instrument flight) standard. It can be used for Enroute Chart, Standard Instrument Departure (SID) chart, STAR Arrival charts, Instrument Approach charts, and Airport charts are available by airport.
이러한 차트에는 해당되는 비행에 대한 비행 규칙들과 경로 등이 포함된다.These charts include flight rules and routes for the flight in question.
또한, VOR(VHF Omni-directional Range)은 항해 안전시설로써 해당 기지로부터의 방위각을, DME(Distance Measuring Equipment)는 항해 안전시설로써 거리를 제공받는다.In addition, the VHF Omni-directional Range (VOR) is a navigational safety facility that provides azimuth from the base and the Distance Measuring Equipment (DME) is the distance to the navigation facility.
도 2에 도시한 바와 같이, 젭슨 차트는 가로/세로 각각 2개 이상의 기준 좌표점을 포함한다.As shown in Fig. 2, the x-ray chart includes two or more reference coordinate points each in the horizontal / vertical direction.
이러한 점을 이용하여 이미지의 픽셀값과 기준 좌표점으로 젭슨 차트 이미지의 경/위도 범위를 계산할 수 있다.Using this point, we can calculate the range of the latitude and longitude of the Jensen chart image by the pixel value of the image and the reference coordinate point.
도 3에서, 은 이미지 좌측 하단의 위도값, , 는 이미지에 표시된 위도값, 은 첫 번째 값과 끝점 사이의 픽셀값, 은 이미지에 표시된 두 값 사이의 픽셀값 그리고 는 두 번째 값과 끝점 사이의 픽셀값을 나타낸다.3, The latitude value at the lower left of the image, , Is the latitude value displayed in the image, Is the pixel value between the first value and the end point, Is the pixel value between the two values shown in the image, and Represents the pixel value between the second value and the end point.
상기 픽셀값은 별도 개발한 소프트웨어나, 원도우에 포함된 그림판과 같은 이미지 툴에서 간단히 구할 수 있다.The pixel value can be easily obtained from separately developed software or an image tool such as a paint board included in a window.
여기서, 이므로 이미지 좌측 하단의 위도값은 수학식 1에 의해 계산된다. here, The latitude value at the lower left of the image is calculated by Equation (1).
예를 들어, =542 pixel, =14 pixel, =37-20(=37.333333), =37-30(=37.500000)인 경우, 수학식 1에 의해 좌측 하단의 위도값인 값을 구할 수 있다.E.g, = 542 pixels, = 14 pixels, = 37-20 (= 37.333333), = 37-30 (= 37.500000), the lower left latitude value Value can be obtained.
위와 같은 방법으로 이미지 좌측 하단, 우측 상단 지점의 경/위도 좌표를 계산한다.Calculate the light / latitude coordinates of the lower left and upper right points of the image in the same way as above.
다음 경/위도 좌표계를 가지는 가상의 2차원 평면을 윈도우상에 설정하는 단계(S104)에 대해 설명한다.(S104) of setting a virtual two-dimensional plane having a next diagonal / latitude coordinate system on the window will be described.
본 발명은 지구 전체 구역 중에서 공항의 아주 국부적인 지역(약50km*50km)만을 화면에 표현하므로, 2차원 평면에 가상의 격자선을 만들어 좌표계를 윈도우상에 설정할 수 있다.Since only a very local area (about 50 km * 50 km) of the airport is displayed on the screen among the entire districts of the present invention, a coordinate system can be set on the window by creating a virtual grid line on the two-dimensional plane.
또한, 경도 영역(X축)인 가로 -180 ~ +180, 위도 영역(Y축)인 세로 -90 ~ +90의 더블형 데이터를 표현함으로써, 좌표값을 가지는 젭슨 차트 이미지와 실제 비행 데이터의 경/위도 좌표가 한꺼번에 표현된다.In addition, by representing double-type data of the range of -180 to +180 in the hardness area (X axis) and the range of -90 to +90 in the latitude area (Y axis), / The latitude coordinates are displayed at once.
그리고, 위도의 절대값이 증가함에 따라 경도와의 크기 비례가 달라지는 부분을 적용하기 위하여 아래의 스케일 인자(scale factor)를 사용한다.Then, the following scale factor is used in order to apply the portion where the magnitude proportion with the hardness changes as the absolute value of the latitude increases.
는 경도축의 스케일 인자, 는 화면 확대/축소를 위한 줌 인자(zoom factor), 은 현재 화면의 위도값이고, 인 경우, 위도축의 스케일 인자는 수학식 2에 의해 구한다. Is the scale factor of the longitudinal axis, A zoom factor for zooming the screen, Is the latitude value of the current screen, , The scale factor of the upper slaughter is obtained by the following equation (2).
여기서 는 원주율로서 3.1415926535이다.here Is 3.1415926535 as the circumference ratio.
다음 젭슨 차트 이미지를 경/위도 좌표계상에 맵핑시키는 단계(S106) 대해 설명한다.The following step (S106) of mapping the next Jensen chart image on the longitude / latitude coordinate system will be described.
본 발명에서 젭슨 차트 이미지의 경/위도 좌표 맵핑은 OpenGL의 텍스처 맵핑(Texture Mapping)기법을 사용한다.In the present invention, the mapping of the latitude and longitude coordinates of the Jones chart image uses OpenGL's texture mapping technique.
텍스처 맵핑은 임의 좌표계에 그려진 폴리곤(Polygon) 위에 이미지를 씌우는 방법에 관한 것으로서, 폴리곤을 그릴 때 정확한 좌표값에 그려지기 때문에, 이미지를 씌울 때에 1:1 비율로만 맞춰서 씌우면 좌표값에 맞는 이미지가 그려지게 된다.Texture mapping is a method of covering an image on a polygon drawn in arbitrary coordinate system. Since it is drawn in exact coordinate value when drawing a polygon, when the image is put on a ratio of 1: 1, the image corresponding to the coordinate value is drawn .
좀 더 상세히 설명하면, 상기 수학식 1로부터 모든 젭슨 차트 이미지의 좌표값을 계산하여 별도 파일로 저장한다.In more detail, the coordinate values of all the Jensen chart images are calculated from Equation (1) and stored as a separate file.
이때 "AAA.jpg & AAA.txt"는 각각 젭슨 차트 이미지 파일과 좌표 파일로써, 한 쌍으로 이루어지며, 공항별로 폴더를 구성하여 저장한다.At this time, "AAA.jpg & AAA.txt" is a pair of a chart image file and a coordinate file, respectively, and forms a folder for each airport.
다음 OpenGL의 뷰(View)를 생성한 창에, 경/위도 영역(X축:-180~+180, Y축:-90~+90)에 해당하는 좌표계를 설정한다.Set the coordinate system corresponding to the longitude / latitude area (X axis: -180 to + 180, Y axis: -90 to +90) in the window that created the next OpenGL view.
다음, 해당 2차원 좌표계에 차트 영역에 맞는 4각형 폴리곤을 그리고, 폴리곤 위에 이미지를 맵핑시키면 각 모서리의 좌표값에 맞는 이미지가 그려지게 된다.Next, a tetragonal polygon corresponding to the chart area is formed in the corresponding two-dimensional coordinate system, and an image corresponding to the coordinate value of each corner is drawn by mapping the image onto the polygon.
타원체로 이루어진 지구를 평면상에 펼친 2차원 좌표계로 구현하므로, 위도값이 적도부근에서 극(남/북) 지방으로 가까워짐에 따라 경도의 간격이 좁아지게 된다.Since the ellipsoidal earth is implemented as a two-dimensional coordinate system spread on a plane, the interval of hardness becomes narrower as the latitude value approaches the pole (south / north) region near the equator.
본 발명에서는 이러한 현상을 적용하기 위하여, OpenGL을 이용하여 그리는 경우에 스케일 인자가 지정되어 스케일링 되어 그려진다.In the present invention, in order to apply such a phenomenon, when a drawing is performed using OpenGL, a scale factor is designated and scaled and drawn.
다음, 실제 비행경로를 경/위도 좌표계에 그려주는 단계(S018)에 대해 설명한다.Next, a description will be given of the step (S018) of drawing the actual flight path in the longitude / latitude coordinate system.
항공기에 기록된 비행경로는 INS(Initial Navigation System)와 GPS(Global Positioning System)에 의한 경/위도 정보로 나누어진다.The flight path recorded on the aircraft is divided into INS (Initial Navigation System) and longitude / latitude information by GPS (Global Positioning System).
현재 대부분의 항공기에 INS는 설치되어 있으나, 경/위도 정보가 정확한 GPS는 최신 항공기를 제외하고는 거의 설치되지 않은 실정이다.Currently, INS is installed in most airplanes, but accurate GPS is not installed except for the latest aircraft.
INS는 초기 위치 정보를 기준으로 계산되는 위치 정보를 더해가는 방식이기 때문에 누적오차가 발생하여 비행 궤적의 경향은 실제와 유사하나, 절대적인 위치값에는 오차가 포함된다.Since the INS is a method of adding position information calculated based on the initial position information, the cumulative error occurs and the tendency of the flight trajectory is similar to the actual one, but the absolute position value includes an error.
이러한 INS의 오차값을 보정하기 위하여 본 발명에서는 항공기 비행 궤적을 사용자가 전체적으로 옮길 수 있는 시프트(shift) 기능을 부여한다.In order to correct the error value of the INS, the present invention provides a shift function to move the flight trajectory of the aircraft as a whole.
상기 INS 오차는 시간의 경과에 따른 누적 오차이다.The INS error is an accumulated error over time.
즉, 전체적인 비행 궤적은 정상적이지만, 초기 위치가 정확하지 않을 시에는 전체 비행 궤적이 초기 오차값 만큼 이동되며, 시간이 흐름에 따라 계산되는 오차의 범위가 증가하여 기록된다.In other words, the overall flight path is normal, but when the initial position is not correct, the entire flight path is shifted by the initial error value, and the error range calculated according to the time increases.
본 발명에서는 초기 오차값에 대한 오류를 보정하기 위하여, 초기 오차값 만큼 사용자가 임의로 비행궤적을 옮길 수 있도록 한다.In the present invention, the user can arbitrarily move the flight trajectory by an initial error value in order to correct the error of the initial error value.
그리고 공항 부근의 비교적 짧은 시간의 비행 데이터를 취급하므로, 시간에 따른 오차값 증가는 무시할 수 있다고 가정한다.And the relatively short time flight data in the vicinity of the airport is handled, it is assumed that the error increase over time can be ignored.
도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 시프트 기능에 의해 초기 오차값만큼 이동되어진 비행 궤적을 사용자가 옮겼음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the user has shifted the flight trajectory shifted by the initial error value by the shift function.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 텍스트 데이터를 이용한 대략적인 비행경로 분석에서 탈피하여, 컴퓨터 애니메이션을 통해 표준 비행 차트와 비교하여 직관적이고도 정확한 비행 분석이 가능하다.As described above, according to the present invention, intuitive and accurate flight analysis can be performed by comparing with the standard flight chart through computer animation by avoiding the approximate flight path analysis using existing text data.
또한 이러한 표준운항을 통해 공항으로의 안정적인 최종 접근(Final Approach)이 가능하여 안전운항에 실질적으로 도움이 될 수 있다.This standard operation also enables a stable final approach to the airport, which can be of practical assistance to safe navigation.
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