[發明專利]便攜式機載導航系統的航圖管理方法

有效

• 申請號: 201510034042.1
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104613967B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 蘇志剛;王晴;張亞娟;郝敬堂;馬龍;黃超
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01C21/22
• 分類號: G01C21/22
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于導航技術領域，特別是涉及一種低成本、高可靠性、便攜式的便攜式機載導航系統的航圖管理方法。

背景技術

機載導航系統作為保障航行安全的重要系統，能為其它機載系統及飛行員提供實時的飛機位置、速度、姿態等信息。特別是在基于性能航行(Performance?based?navigation，PBN)中，機載導航系統的性能直接影響航空器的運行，因此對于航行安全至關重要。目前，常見的機載導航系統主要有：慣性導航系統、大氣數據系統、衛星導航系統、近距陸基無線電導航系統等。這些機載導航系統通常價格比較昂貴，常常只是裝備在體量較大、價值昂貴的公共運輸航空的航空器上。對于通航的航空器來說，由于其具有體積小、載荷低、速度慢、高度低、價格便宜等特點，通常會選擇結構簡單、價格低廉且能夠滿足安全運行需求的機載導航系統。

目前，機載導航系統的研究主要是基于臺式計算機或便攜計算機開發的系統，一類是將機載導航系統如慣性導航、無線電導航等導航系統提供的位置信息與地理信息系統平臺提供的航圖信息結合，將導航信息顯示在航圖上，另一類是利用GPS提供航空器位置信息，并將航空器位置指示在電子航圖上。這些系統存在的主要問題在于系統的便攜性差。

隨著平板電子產品的大量涌現，民航開始使用平板電腦作為電子飛行包(Electronic?Flight?Bag,EFB)。電子飛行包是供飛行員使用的，用于顯示各種航行數據，進行各種飛行準備時的計算與檢查的便攜電子設備。雖然電子飛行包在一定范圍內可以替代傳統紙質航圖，但無法實現航空器位置的實時顯示。

平板電腦的出現，特別是內置GPS功能的平板電腦的出現為開發便攜式機載導航系統提供了可能。但由于平板電腦的內在空間受限，所以無法簡單地加載航圖，因此需要針對航圖的加載與管理進行研究。

發明內容

為了解決便攜式機載導航系統的航圖背景的索引、加載、平移、旋轉、縮放等操作，本發明的目的在于提供一種便攜式機載導航系統的航圖管理方法。

為了達到上述目的，本發明提供便攜式機載導航系統的航圖管理方法包括順序進行的下列步驟：

1)根據機載導航系統所使用的航圖中若干關鍵點坐標，獲取航圖經緯度坐標與像素坐標映射關系的航圖坐標標定的S1階段；

2)根據步驟1)獲得的航圖經緯度坐標與位圖像素坐標映射關系，由航空器經緯度坐標信息計算出航空器在航圖上的位圖像素坐標，從而完成航空器定位，由此獲得航空器位置及前后位置信息的S2階段；

3)采用四叉樹方式對航圖進行分層與分割而得到航圖子圖的S3階段；

4)設置航空器在導航系統中顯示位置的焦點信息的S4階段；

5)根據步驟2)獲得的航空器位置信息和步驟3)分割后的航圖子圖，確定航空器所在子圖的焦點子圖索引的S5階段；

6)根據步驟5)索引的焦點子圖及系統焦點的缺省信息，在顯示屏幕上放置焦點子圖及相關鄰近子圖，實現對導航系統的航圖背景初始化顯示的S6階段；

7)根據步驟2)獲得的航空器前后的位置信息、步驟4)的焦點信息和步驟5)的焦點子圖，對導航系統背景航圖進行平移與旋轉的S7階段；

8)利用步驟4)的焦點信息和步驟5)的焦點子圖，根據用戶的縮放操作對系統背景航空進行航圖縮放的S8階段。

在步驟1)中，所述的根據機載導航系統所使用的航圖中若干關鍵點坐標，獲取航圖經緯度坐標與像素坐標映射關系的航圖坐標標定的方法是：采用一次擬合算法建立經緯度坐標與航圖位圖像素坐標之間的轉換矩陣，利用標準航圖上不少于3個已知航路點的經緯度坐標建立方程組，采用最小二乘算法求解轉換矩陣中的未知參數，獲得航圖經緯度坐標與像素坐標之間的映射關系。

在步驟3)中，所述的采用四叉樹方式對航圖進行分層與分割而得到航圖子圖的方法是：將最高分辨率的原始航圖定義為第0層，并將其分辨率作為歸一化分辨率，通過抽取像素點處理獲得M層不同分辨率的航圖，然后以導航系統顯示屏尺寸為參數將每層航圖分割為標準尺寸的子圖。

在步驟4)中，所述的設置航空器在導航系統中顯示位置的焦點信息的方法是：將航空器所處的屏幕位置定義為焦點，表征焦點的信息包括航空器顯示的屏幕位置信息及航向信息，焦點信息或采用系統缺省設置信息，或通過用戶操作進行調整。