用于计算和显示包含“地貌因子”的领航信息的方法技术

本发明专利技术涉及用于计算和显示包含“地貌因子”的领航信息的方法。本发明专利技术的领域为用于在飞行器显示屏(E)上对图像或符号或符号系统(PE)进行二维图形表示的方法，所述图像或符号或符号系统(PE)在大地参考坐标系中的三维坐标已知。在根据本发明专利技术的方法中，所述图像或所述符号的图形表示通过介于1.0和1.2之间的常数因子(α)在竖直轴线上被拉伸，所述拉伸以包含飞行器的局部水平地理平面为其中位面。此外，当符号系统为包含刻度的俯仰标尺时，两个连续的刻度由恒定的角度值隔开，俯仰标尺的两个连续的刻度的图形表示在显示屏上由恒定距离隔开。

【技术实现步骤摘要】
用于计算和显示包含“地貌因子”的领航信息的方法
本专利技术的一般领域为在飞行器显示系统中外部景观的符号图像或真实图像或合成图像的显示。这些合成成像系统被简称为“SVS”，意为“合成视景系统”。
技术介绍
这种合成图像显示在三维投影中，以便更好地对应于外部景观的实际情况。该图像通常包括被简称为“PFD”(意为“主飞行显示”)的领航和导航信息。具体地，这样的信息包括表示飞行器的俯仰的标尺(被简称为“俯仰标尺”)和表示飞行器的方向的符号(被简称为“FPV”，意为“飞行航迹矢量”)。该图像通常显示在飞行器仪表板的显示屏上。图1示意性地示出了这种类型的显示器，在该显示器中有表示外部景观T的虚线、由刻度表示的俯仰标尺PE以及表示FPV的符号A。在外部景观的表示上重叠的信息的图形表示造成了一定数量的问题。第一个问题是，飞行员未必认为景观的完美三维投影是完美三维投影。为了克服这个困难，题为“合成视景动态视场(Syntheticvisiondynamicfieldofview)”的专利US8159416描述了视场(或者“FOV”，“视场(FieldOfView)”的首字母缩写)的动态变化，以根据飞机的速度或者根据飞机的高度来更好地了解情况。例如，当飞机位于地面上时，FOV增大，从而飞行员能够更多地看到侧面，而当飞机位于高空时，FOV减小。因而该系统使得视场能够进行缩放而不变形。该解决方案仅不完全地解决了外部景观的现实方面的缺失，或者被认为是这样的。第二个问题是当领航信息的显示必须重叠在外部景观的合成图像上时，领航信息的显示问题，并且具体地，是俯仰标尺的显示问题。在缺少SVS表示时，包含刻度的俯仰标尺通常为线性的，也就是说，俯仰标尺的刻度的间距是恒定的。在SVS表示中，该线性表示再也不能适应，也就是说在屏幕上所表示的景观上完全重叠。事实上，屏幕上的三维(或3D)图像的图形生成的原理涉及3D图像在二维平面中的投影。3D图像在二维平面中的投影的结果是根据正比于正切函数的规律，在屏幕上显示的3D场景发生形变。根据该原理，一旦被投影到平面上，表示线性标尺的三维物体就变为非线性标尺。解决该问题的一个方法是通过应用正比于正切函数的投影函数来修改俯仰标尺。题为“用于为符号线性标尺产生非线性间隔刻度的系统、模块和方法(System，module，andmethodforgeneratingnon-linearlyspacedgraduationsforasymboliclinearscale)”的专利US8344911，以及题为“具有非线性俯仰标尺的飞行器飞行显示(Aircraftflightdisplaywithanon-linearpitchscale)”的专利US7825831描述了这种类型的解决方案。这些表示方法都不能既确保满意的合成图像表示，又确保俯仰标尺的无失真重叠。
技术实现思路
根据本专利技术的二维图形表示方法未呈现出这些缺点。所述方法在于通过应用称为“地貌因子”的比例因子来在地形的竖直维度上拉伸地形，并且同时应用对线性俯仰标尺的校正，使得能够符合地形的形变，该校正为飞机模型的俯仰角度值的函数。更具体地，本专利技术的主题为一种用于在飞行器显示屏上对图像或符号或符号系统进行二维图形表示的方法，所述图像或符号或符号系统在大地参考坐标系中的三维坐标已知，其特征在于，所述图像或所述符号的图形表示通过常数因子(α)在竖直轴线上被扩展，所述扩展以包含飞行器的局部水平地理平面为其中位面。有利地，所述符号系统为包含刻度的俯仰标尺，两个连续的刻度由恒定的角度值隔开，其特征在于，俯仰标尺的两个连续的刻度的图形表示在显示屏上由恒定距离隔开；所述距离正比于常数因子(α)和第二因子(β)的乘积；根据以下表达式，第二因子(β)取决于飞行器的瞬时仰角(S)：有利地，所述图像表示包括表示飞行器航路的符号，大地参考坐标系中符号的纵坐标在被传递至飞行器的参考坐标系之前乘以常数因子(α)并投影在显示屏上。有利地，俯仰标尺重叠在外部景观的合成表示上，所述外部景观的合成表示通过常数因子(α)在大地的竖直轴线上进行扩展。有利地，所述符号涉及俯仰标尺或为航标。有利地，所述图像来源于图像传感器。有利地，常数因子(α)介于1.0和1.2之间。有利地，显示屏是不透明或者半透明的仪表板屏幕或者平视式显示装置的屏幕。附图说明通过阅读以非限定性方式给出的以下描述并且利用所附附图，本专利技术将被更好地理解，并且其它的优点将变得显然，其中：已论及的图1示意性地示出了包含领航符号系统的SVS图像的显示；图2示出了的以角坐标表示的场在二维平面屏幕上的共形映射度量；图3示出了相对于二维屏幕参考的三维参考坐标系；图4示出了根据现有技术所显示的俯仰标尺；图5示出了根据本专利技术所显示的俯仰标尺。具体实施方式根据本专利技术的方法在航空电子系统中实现。航空电子系统通常包括：-传感器，所述传感器使得可以获知飞行器在空间中的位置和高度。例如，传感器为卫星定位系统或惯性单元；-表示已飞越地形的地图数据库；-图形计算机，其使得可以由先前的数据来计算图形图像；-一个或更多个显示装置，所述显示装置安装于仪表板和/或平视配置。根据本专利技术的方法要求计算，该计算基本上为对三维或二维参考坐标系的变化的计算。这些计算可以容易地由飞行器所搭载的计算机通过适当的软件实时执行。在下文中详细描述由该软件执行的计算。对于半透明显示系统，例如平视式显示系统或带有投影到挡风玻璃上的投影的显示系统，如果投影的符号表示代表在真实场景上完全重叠的物理元素的点、形状或矢量，则投影的符号被认为是共形的。例如，点可以是目标或另一载体，形状可以是飞行计划或着陆跑道，矢量可以表示飞行器的速度或设定点方向。那么投影的符号就是三维物体在显示屏上的轨迹。相关地，当想要给出三维场景表示的印象时，使用不透明显示屏的共形映射这样的表述。然后，共形映射系统包括与视场(即，水平场和竖直场)相关联的屏幕的有用部分。图2示出了投影到屏幕E上的这种类型的投影。该屏幕E在其中心具有点O，DH为屏幕的半长，DV为屏幕的半高。该屏幕应该表示一个角域，角域的角度半宽(？)γH对应于半长DH，角域的角度半高γV对应于半高DV。角域的共形度量焦距fm为长度OTO。因此，fm的值为：通常，屏幕E的有用输入为像素坐标。如果像素的度量尺寸为δH和δV，屏幕一半尺寸上的像素的数量为H和V，那么定义两个焦距fH和fV，这两个焦距用像素表示并且通过以下关系式与度量焦距相关联：fm＝fHδH＝fVδV在正方形像素的当前情况下，δH和δV是相等的，因此焦距fH和fV也是相等的。在这种情况下，根据以下公式，需要在像素的尺寸和相关的场之间存在一致性：鉴于此，可以定义与前述的屏幕E相关联的三维参考坐标系所述三维参考坐标系在图3中示出。在该参考坐标系中，坐标为(XV，YV，ZV)的点P或矢量被投影到屏幕E的平面中的点P’处，点P’的坐标为：当屏幕位于飞行器中时，后一参考坐标系RE与飞行器的参考坐标系RAV重合，并且下列关系适用：OAV:飞行器原点飞行器的轴线，向前为正飞行器的机翼的轴线，向右为正飞行器的竖直轴线，向下为正如果已知在大地参考坐标系RGEO中点P的坐标，则可以首先在飞行器的参考坐标系中确定这些坐标，然后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在飞行器显示屏(E)上对图像或符号或符号系统(PE)进行二维图形表示的方法，所述图像或符号或符号系统(PE)在大地参考坐标系中的三维坐标已知，其特征在于，所述图像或所述符号的图形表示通过常数因子(α)在竖直轴线上被拉伸，所述拉伸以包含飞行器的局部水平地理平面为其中位面，所述常数因子(α)不等于1并介于1.0和1.2之间。

【技术特征摘要】
2016.12.29 FR 16018931.一种用于在飞行器显示屏(E)上对图像或符号或符号系统(PE)进行二维图形表示的方法，所述图像或符号或符号系统(PE)在大地参考坐标系中的三维坐标已知，其特征在于，所述图像或所述符号的图形表示通过常数因子(α)在竖直轴线上被拉伸，所述拉伸以包含飞行器的局部水平地理平面为其中位面，所述常数因子(α)不等于1并介于1.0和1.2之间。2.根据权利要求1所述的用于在飞行器显示屏(E)上对图像或符号或符号系统(PE)进行二维图形表示的方法，其特征在于，所述符号系统为包含刻度的俯仰标尺(PE)，两个连续的刻度由恒定的角度值隔开，其中，俯仰标尺的两个连续的刻度的图形表示在显示屏上由恒定距离隔开；所述距离正比于常数因子(α)和第二因子(β)的乘积；根据以下表达式，第二因子(β)取决于飞行器的瞬时仰角(S)：3.根据权利要求1或2中的任一项所述的用于在飞行器显示屏(E)上对图像或符号或符号系统(PE)进行二维图形表示的方法，其特征在于，所述图像表示包括表示飞行器航路的符号(A)，大地...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·卢克斯，E·蒙瓦森，S·鲁兹，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR