一种基于高程数据的全球地形高度检测方法

在飞行模拟器训练领域,很多分系统都需要实时获取飞行位置的地形高度。基于卫星影像高程数据,提出了一个全球范围的地形高度检测方法。该方法将全球高程数据按度进行区域划分和规范化命名,然后基于碰撞检测的思想,从飞行当前位置垂直向下求取与地形面的交点,交点处的高程值即地形高度。针对不同采样间距、不同分块大小情况下的算法检测效率进行了比较分析,实验结果表明,该检测方法能够较好地满足实时性和准确性要求。     

几种地形辅助导航方法的比较

地形辅助导航系统将飞行航迹下的地形高度信息与机载数字高程地图比较后得到导航定位结果，并以此对惯性导航主系统进行必要的修正。针对基于扩展Kalman滤波，基于关联算子和基于点群滤波的3种地形辅助导航方法，介绍其基本原理后。采用真实地形数据进行仿真，比较不同飞行情况下这些方法的性能。     

自适应多特征融合的真实感地形快速绘制

针对真实地形可视化中数字高程模型(DEM)数据结构复杂且绘制速度不佳的问题,提出一种基于自适应多特征融合的真实感地形快速绘制方法.引入地形高程熵,对真实的DEM高程数据进行特征提取以生成地形总体框架;利用随机中点位移分形算法并根据地形特征优化分形参数来增加地形高频细节;计算视点与地形之间的距离阈值,并对应于层次细节(LOD)等级,以实现地形自适应的调度,再根据不确定性判定因子对地形特征进行更新.最后对本文算法进行并行处理,充分利用图形处理单元(GPU)技术对地形进行加速绘制.实验结果表明,该方法生成的地形具有较高逼真度和较好实时性.     

利用Voronoi图与GIS规划三维飞行航迹

针对飞行器三维航迹规划问题展开研究,通过引进地理信息系统(GIS)的方法对地形图数字化和插值得到三维地形数据;利用Matlab构造Voronoi图计算出初步水平航迹,采用ArcGIS软件获取水平航迹对应的高程值(垂直航迹);再由坡度限制平滑算法,曲率限制平滑算法对垂直航迹进行法向加速度和曲率的约束求取最优飞行的路线,显示出规划的三维航迹及地形;并在突发威胁发生的情况,进行了路径的重规划.仿真结果表明,该方法能够快速规划出合理的航迹并满足实时性要求.     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一。它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用。大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题。针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求。     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一.它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用.大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题.针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题.实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求.     

用于TF/TA的机载数字地形数据压缩算法研究

针对海量地形数据在低空突防飞机上的存储问题,提出了一种适用于TF/TA的机载数字地形高程数据压缩的算法;该算法首先对地形高程数据进行简单曲面拟合,对拟合前后的地形高程数据进行对比,计算残差,判定残差范围是否在飞机飞行的安全范围,对必须保留的残差数据进行基于DCT变换的JPEG有损压缩;最后,针对平坦与复杂地形数据提出了不同的压缩算法,验证了曲面拟合和JPEG有损压缩两种算法结合的可行性,并给出了实验评价,试验结果得到了比单纯JPEG压缩更好的压缩比。     

基于RTX的飞行模拟器分布式实时仿真系统

飞行模拟器是一个复杂的分布式实时仿真系统.介绍了在飞行模拟器改造中所采用的RTX 实时以太网的方案,并详述了设计和实现方法.实践结果证明,该系统实时性高,工作稳定可靠,满足了设计要求.对实时性要求高的其他分布式仿真系统,本方案具有一定的参考价值和指导意义.     

ASTER-GDEM与SRTM3数据质量精度对比分析

ASTER-GDEM是最新的全球数字高程模型,具有较高的分辨率;SRTM3是目前研究人员广泛应用的地形数据。结合实测数据、矢量化地形图,从高程精度、位置精度和坡度因子3方面对比分析两种数据精度。结果表明:ASTER-GDEM数据高程精度低于SRTM3数据,而水平位置精度较高,二者各级坡度百分率近似,与国家1∶5万数字地形图生成的DEM差异较大。     

工程飞行模拟器平显系统的数字仿真设计

工程飞行模拟器平显系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和飞行控制律设计有着重要的意义 ,目前国内各种期刊当中关于平显系统方面的文章大都以特定显示仪器为基础 ,系统复杂 ,成本较高 ,针对这种情况 ,在查阅有关文献、上机实验的基础上 ,文中总结出了一种单纯以计算机系统实现的数字仿真方法。该方法使用图形加速技术、和实时显示算法 ,满足了工程飞行模拟器平显系统的各项技术要求     

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

SRTM DEM accuracy assessment over vegetated areas in Norway

Results from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) are presented. The SRTM C‐band and X‐band digital elevation models (DEMs) are evaluated with regard to elevation accuracies over agricultural fields, forest areas and man‐made features in Norway. High‐resolution digital maps and satellite images are used as background data. In general, many terrain details can be observed in the SRTM elevation datasets. The elevation accuracy (90% confidence level) of the two SRTM systems is estimated to less than 6.5 m for open agricultural fields and less than 11 m considering all land surface covers. This is better than specifications. Analysis of dense Norwegian forest stands shows that the SRTM system will produce elevation data that are as much as 15 m higher than the ground surface. The SRTM DEM products will therefore partly indicate canopy elevations in forested areas. We also show that SRTM data can be used to update older DEMs obtained from other sources, as well as estimating the volume of rock removed from large man‐made gravel pits.     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

VR-GIS技术在高等级公路建设中的应用

以连霍国道主干线(GZ45)牛背(宝鸡)至天水段高速公路建设为例,主要从数据预处理、三维虚拟现实数字模型建立、工程填挖方计算与分析、三维巡航模拟飞行等几个方面,详细探讨了利用数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、数字线划图(DLG)等基础地理空间数据及VR-GIS技术,为高速公路方案比选、选线及构筑物设计、环境保护、工程可行性分析提供可靠决策依据的技术方法。     

基于游戏引擎的机场鸟击风险三维可视化方法

鸟击事件是威胁航空安全以及导致航空事故发生的最主要原因之一.鸟类生态调查研究和鸟击风险防控是机场必要的日常业务.为了使机场鸟击防范工作更有针对性，对存在于三维空间中抽象的鸟击风险评估结果进行可视化具有重要应用价值.本文提出一种基于游戏引擎的鸟击风险三维可视化方法，并以厦门翔安国际机场为例，开发了一套鸟击风险可视化系统来实现该方法.构建了机场周边10×40平方公里上空的三维地理场景及鸟击风险三维标量场，叠加机场净空区三维模型，根据鸟情观测数据，模拟鸟类飞行路径，最后通过摄像头漫游与飞机飞行模拟的方式实现了风险场场景的沉浸式动态展示.该系统可为机场飞行安全管控提供辅助决策支持.     

基于数字地图的亚音速飞行器最优地形跟随

针对真实高山地形设计了一套地形跟随系统;首先,根据数字地图结合航迹规划算法生成参考航迹;接着设计了一个基于滚动时域优化的航迹控制器,用于跟踪航迹、稳定速度并处理约束,将预测时域内的航迹点作为参考输入,通过最小化跟踪误差以及滚动优化实时求解控制量;仿真结果表明,与基于适应角导引的地形跟随系统相比,文章的方法具有更好的性能,能够满足亚音速飞行器地形跟随任务需求.     

基于改进蚁群算法的直升机航迹规划仿真

提出了基于改进蚁群算法的直升机航迹规划仿真过程,直升机在执行任务的过程中,有效地利用地形以躲避雷达扫描是直升机提高其生存能力的关键手段。利用真实地形的DEM数字高程建立真实地形;根据目标与雷达的交会几何关系,推算出雷达在真实地形中扫描的盲区;并针对传统的蚁群算法缺点,提出一种改进的蚁群算法仿真飞机飞行通过雷达区域,为其选择一条安全的飞行路线,使直升机从起始点到目的点的路径最优,从而达到提高战斗效率的目的。     

Filling voids of SRTM with Landsat sensor imagery in rugged terrain

The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) delivered a free digital elevation model (DEM) with a spatial resolution of 3″ at near global coverage. However, there are many data voids in the SRTM data that need to be filled before their application. In this Letter, a novel void‐filling method, which uses Landsat sensor imagery to provide detailed information on terrains for the filling procedure, is proposed. Valleys are extracted from Landsat sensor imagery first, then elevation values of SRTM voids along valleys are interpolated, and finally the remaining voids are patched with the global coarse resolution DEM. The test results show that the elevation values filled with the proposed method perform better than those filled with the traditional method and local geomorphological features can be maintained with the proposed method.     

基于地形高程模型的飞行器位姿估计方法

针对无法依靠景象匹配手段进行导航定位和无法有效利用惯导姿态信息的情况,提出了一种基于地形高程模型的飞行器绝对姿态和位置的估计方法。该方法首先利用机载下视摄像系统获取实时立体图像对及利用传感器获得飞行速度信息,通过修改双像运动模型来重建飞行器下方的地形信息;然后利用三维重建结果的刚体约束给出一种匹配机载地形高程模型数据的方法,用于估计飞行器在世界坐标系中的绝对位姿。仿真结果表明：改进的双像运动模型具有更高的精度,更有利于在世界坐标系下进行位姿估计。