基于数字高程地图（DEM）的便携式地形感知系统关键技术的研究与实现

发布时间：2017-04-16 22:04

  本文关键词：基于数字高程地图（DEM）的便携式地形感知系统关键技术的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机载地形感知与告警系统主要应用于大中型民航运输飞机,难以直接应用于通用航空领域。本文依托“基于数字高程地图(DEM)的便携式地形感知与告警系统关键技术的研究”项目,针对目前国内通用航空的切实需求,开发具有自主知识产权的便携式地形感知原型系统。作为机组的辅助工具,系统通过直观、简明的地形图动态跟随显示,来提高飞行人员在飞行过程中对地形的感知能力。本文对基于移动计算技术、卫星定位技术、微型传感器器技术、数字高程模型的低成本、便携式地形感知系统关键技术进行了研究,开发了原型系统,并进行了初步的仿真测试。在传统等高线提取算法的基础上,本文首先建立区间树索引,然后建立等值点数组,并将等值点全部找出,然后再进行等高线的追踪和连线。通过建立区间树对DEM数据进行预处理,提高等高线提取速度。根据动态显示地形图的系统要求,在地形图填充时使用了扫描填充算法来快速生成地形图。原型系统中利用传感器传输技术获取飞机实时位置和高度数据,并据此计算相关的飞行参数。当飞机参数发生变化时,应用DEM数据库的数据快速提取技术,对地形图进行定时动态填充、着色和刷新显示；当飞机经纬度发生变化时,用扫描填充算法对航路附近地形图重新填充；当飞机高度变化时,对航路附近地形图重新着色填充；当飞机航向发生变化时,通过地形图的旋转来呈现航向的变化；当飞行员需要不同视野的地形图来观察地形状况时,用双线性内插算法实现对地形图的缩放。最后,通过仿真对原型系统进行了初步验证。经过测试,系统能够在飞行过程中随飞行参数的变化动态地显示飞机前方特定范围内的地形图,并通过不同颜色来区分地形障碍的等级,初步实现了航路附近地形图的动态跟随显示,是提高飞行人员地形感知能力的有效辅助工具。
【关键词】：DEM数据 等高线提取 动态填充 地形感知
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 相关研究技术现状11-14
• 1.2.1 地形感知与告警系统11
• 1.2.2 基于DEM的地形图的生成方法11-13
• 1.2.3 图像缩放13-14
• 1.3 本文的研究内容和研究意义14-15
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究意义14-15
• 1.4 论文的组织结构15-16
• 第二章 便携式地形感知系统16-25
• 2.1 系统功能分析16-17
• 2.2 系统构成17-19
• 2.3 DEM数据源19-21
• 2.4 系统硬件平台选型21-22
• 2.5 系统软件平台22-23
• 2.6 系统开发环境23
• 2.7 外置传感器与主机的通信23-24
• 2.8 本章小结24-25
• 第三章 基于DEM的等高线提取算法及地形图的生成25-38
• 3.1 常见的等高线提取算法25
• 3.2 基于区间树索引在等高线提取算法25-31
• 3.2.1 区间树的概念和特性25-26
• 3.2.2 等高线起点的查找26-28
• 3.2.3 等高线的生成28-30
• 3.2.4 算法分析30-31
• 3.3.5 算例31
• 3.4 等高线地形图的填充31-33
• 3.5 等高线地图的放大算法33-37
• 3.5.1 等高线地形图的放大33-34
• 3.5.2 等高线地图插值法放大算法34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 跟随飞机运动数据的动态地形显示38-54
• 4.1 飞机位置数据的采集与获取38-41
• 4.1.1 飞机位置数据的采集38
• 4.1.2 飞机位置数据的获取38-41
• 4.2 飞机运动数据的计算41-42
• 4.3 DEM数据库设计和实现42-43
• 4.4 飞机数据驱动的动态地形显示43-46
• 4.5 飞机数据驱动的动态地形显示技术46-51
• 4.5.1 飞机水平位置驱动的动态地形显示46-47
• 4.5.2 飞机高度变化驱动的动态地形显示47-48
• 4.5.3 飞机航向变化驱动的动态地形显示48-50
• 4.5.4 飞机视野变化驱动的动态地形显示50-51
• 4.6 用户界面的设计51-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第五章 系统仿真测试54-57
• 5.1 测试飞机和特定飞行区域的选取54
• 5.2 仿真测试54-55
• 5.3 测试结果分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-60
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果60-61
• 致谢61

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本文编号：311756