[發(fā)明專利]一種高效的機(jī)載設(shè)備地形數(shù)據(jù)加載方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310731963.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103699415A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂亞方;李莉;李文軍;繆煒濤;徐飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所
• 主分類號(hào): G06F9/445
• 分類號(hào): G06F9/445
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)載設(shè)備的地形數(shù)據(jù)加載方法。

技術(shù)領(lǐng)域

隨著民用航空業(yè)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，綜合化、直觀化的顯示控制系統(tǒng)將成為未來(lái)民用飛機(jī)座艙發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于市場(chǎng)的需求，視景合成系統(tǒng)在近年來(lái)獲得了迅猛的發(fā)展。隨著技術(shù)的逐步成熟，集成了視景合成系統(tǒng)的機(jī)載座艙綜合顯示控制系統(tǒng)必將大大提高飛行員對(duì)飛機(jī)周圍飛行環(huán)境的情景意識(shí)，從而進(jìn)一步提高飛行的安全性。

三維地形合成顯示是視景合成系統(tǒng)的核心，它是以地形數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在選定的參考坐標(biāo)系下以飛行員的視角建立的三維地形模型，并能提供任何時(shí)間、地方（取決于機(jī)載地形數(shù)據(jù)庫(kù)）和氣象條件下的實(shí)時(shí)三維地形。

三維地形顯示是對(duì)飛機(jī)前方真實(shí)地形的描述，可以有效地增加飛行員對(duì)飛機(jī)前方地形的感知能力。同時(shí)，三維地形建模也是視景合成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其他功能的基礎(chǔ)。構(gòu)建三維地形需要相應(yīng)位置的地形數(shù)據(jù)，這就需要將地形數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，由于地形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量很大，只能加載部分地形數(shù)據(jù)，隨著飛機(jī)位置的改變，不斷更新地形數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的加載處理地形數(shù)據(jù)的方法是在內(nèi)存空間中定義一整塊空間，存儲(chǔ)地形數(shù)據(jù)，當(dāng)更新地形數(shù)據(jù)時(shí)，保持地形數(shù)據(jù)物理存儲(chǔ)位置的相對(duì)位置不變，對(duì)整塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)大量進(jìn)行移動(dòng)，消耗大量系統(tǒng)資源，地形數(shù)據(jù)的處理效率比較差，會(huì)嚴(yán)重影響三維地形的構(gòu)建和顯示，出現(xiàn)畫面卡頓的現(xiàn)象，實(shí)時(shí)性大大降低。

三維地形合成顯示使用的是數(shù)字高程模型（Digital?Elevation?Model，DEM），DEM是由規(guī)則間隔的經(jīng)緯網(wǎng)點(diǎn)陣列或者正方形網(wǎng)格點(diǎn)構(gòu)成的，將DEM的覆蓋區(qū)域劃分成排列規(guī)則的正方形網(wǎng)格，每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的高度值使用一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。DEM的分辨率分為1″、3″、30″等等，在赤道上分別對(duì)應(yīng)30.9米、92.7米和927.2米。

由于地形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量龐大，不能將其全部讀入到內(nèi)存中，特別是對(duì)于機(jī)載嵌入式設(shè)備，其軟硬件資源非常有限，應(yīng)當(dāng)在不影響三維地形合成顯示的范圍和質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能地降低地形數(shù)據(jù)處理對(duì)設(shè)備資源的占用。

因此，需要提供一種實(shí)時(shí)、快速的地形數(shù)據(jù)加載方法，以提高地形數(shù)據(jù)的處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有地形數(shù)據(jù)加載方法，數(shù)據(jù)移動(dòng)量大、數(shù)據(jù)處理效率差的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高效的機(jī)載設(shè)備地形數(shù)據(jù)加載方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種地形數(shù)據(jù)加載方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】初始階段

1.1】確定要提取的地形數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度范圍；根據(jù)地形數(shù)據(jù)的物理位置對(duì)該經(jīng)緯度范圍內(nèi)的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，對(duì)每一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯編號(hào)，

1.2】根據(jù)要提取的地形數(shù)據(jù)確定地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的大小，

1.3】在內(nèi)存空間創(chuàng)建與地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，對(duì)該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間進(jìn)行劃分，并進(jìn)行邏輯編號(hào)，

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間與地形數(shù)據(jù)的物理位置形成映射，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的劃分與地形數(shù)據(jù)的分塊一一對(duì)應(yīng)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的邏輯編號(hào)與地形數(shù)據(jù)的邏輯編號(hào)一一對(duì)應(yīng)，

1.4】提取該經(jīng)緯度范圍內(nèi)的地形數(shù)據(jù)，按照地形數(shù)據(jù)的邏輯編號(hào)，將提取的地形數(shù)據(jù)放置到與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中，

2】數(shù)據(jù)更新階段

2.1】確定要增加的地形數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度范圍，根據(jù)地形數(shù)據(jù)的物理位置確定所要增加的地形數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的邏輯位置，

2.2】按照初始化的分塊方式，將要增加的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，對(duì)每一塊數(shù)據(jù)按照地形數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的邏輯位置進(jìn)行邏輯編號(hào)；更改數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中已有的地形數(shù)據(jù)的邏輯編號(hào)，

2.3】將要提取的地形數(shù)據(jù)放置到與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中。

上述地形數(shù)據(jù)分塊時(shí)，可按照以下方式進(jìn)行：

將地形數(shù)據(jù)劃分為N×M個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的大小可根據(jù)地形數(shù)據(jù)的經(jīng)度差LON、緯度差LAT和地形數(shù)據(jù)的精度PRE確定，設(shè)每塊數(shù)據(jù)有L×K個(gè)地形數(shù)據(jù)點(diǎn)，那么

LON=（K-1）×M×PRE

LAT=（L-1）×N×PRE

如果求得的L和K不為整數(shù)，在滿足飛機(jī)對(duì)提取的地形數(shù)據(jù)的要求下，可對(duì)經(jīng)度差LON和緯度差LAT進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使L和K為整數(shù)。

對(duì)N×M個(gè)數(shù)據(jù)塊以左上角為第0行第0列定義各數(shù)據(jù)塊的邏輯行號(hào)和列號(hào)，地形數(shù)據(jù)交換的方式有以下八種：

a.向東更新地形數(shù)據(jù)，各列列號(hào)均減去1，如果列號(hào)為0，則首先加上M，然后再減去1，并將更新的地形數(shù)據(jù)存入列號(hào)為M-1的列中；