《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種基于高程數(shù)據(jù)的全球地形高度檢測方法
網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理 2022年 第1期
吳 瓊1，孫韶杰2，于 瀾1，蘇 迪1
(1.空軍研究院特種勤務(wù)研究所，北京100195；2.空軍石家莊飛行學(xué)院 飛行模擬訓(xùn)練中心，北京100195)
摘要： 在飛行模擬器訓(xùn)練領(lǐng)域，很多分系統(tǒng)都需要實時獲取飛行位置的地形高度。基于衛(wèi)星影像高程數(shù)據(jù)，提出了一個全球范圍的地形高度檢測方法。該方法將全球高程數(shù)據(jù)按度進(jìn)行區(qū)域劃分和規(guī)范化命名，然后基于碰撞檢測的思想，從飛行當(dāng)前位置垂直向下求取與地形面的交點，交點處的高程值即地形高度。針對不同采樣間距、不同分塊大小情況下的算法檢測效率進(jìn)行了比較分析，實驗結(jié)果表明，該檢測方法能夠較好地滿足實時性和準(zhǔn)確性要求。
中圖分類號： TP391.9
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI： 10.20044/j.csdg.2097-1788.2022.01.014
引用格式： 吳瓊，孫韶杰，于瀾，等. 一種基于高程數(shù)據(jù)的全球地形高度檢測方法[J].網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理，2022，41(1)：88-92.
A global terrain height detection method based on elevation data
Wu Qiong1，Sun Shaojie2，Yu Lan1，Su Di1
(1.Special Service Research Institute of Air Force Research Institute，Beijing 100195，China； 2.Air Force Flight Simulation Training Base of Shijiazhuang Flight College，Beijing 100195，China)
Abstract： In the field of flight simulation training, many subsystems require real-time access to the terrain height of current flight location. Based on satellite imagery elevation data, this paper proposed a worldwide terrain height detection method. Firstly the worldwide elevation data is divided to many blocks according to the degree and is named normatively. Then based on the idea of collision detection, intersection point is calculated from the current flight position vertically downward to the terrain surface, and the elevation value at the intersection point is the terrain height. For different sampling interval and different blocking size, the detection efficiency of our algorithm was compared and analyzed. Experimental results show that the proposed detection method can better meet the real-time and accuracy requirements.
Key words : elevation data；terrain height；worldwide；detection

0 引言

在飛行模擬器訓(xùn)練領(lǐng)域，無論是模擬器飛行控制系統(tǒng)、航路規(guī)劃系統(tǒng)，還是三維態(tài)勢顯示系統(tǒng)，都需要實時獲得實體(飛機(jī)、武器、碰撞等)當(dāng)前位置的地形高度，從而計算出實體相對地面的高度(簡稱無線電高度[1-3])。在飛行模擬器訓(xùn)練[4-6]中，視景系統(tǒng)需要實時返回?zé)o線電高度給飛行控制系統(tǒng)，用于判斷飛機(jī)的碰撞狀態(tài)等，同時在飛行電子儀表中顯示該高度。彈丸航路點規(guī)劃時需要知道航路點沿路的制高點，從而設(shè)定彈丸的發(fā)射高度。在三維態(tài)勢顯示系統(tǒng)中，地形高度有如下作用：(1)用于放置雷達(dá)陣地、地導(dǎo)陣地，由于導(dǎo)演部在下達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)時只給出陣地的放置經(jīng)緯度，不明確給出高度，因此態(tài)勢系統(tǒng)中需要通過陣地的經(jīng)緯度來得到當(dāng)前位置的地形高度，然后將陣地準(zhǔn)確地放置在地面上；(2)在顯示碰撞效果時，如果是對地攻擊或撞地，需要根據(jù)給出的碰撞點的經(jīng)緯度獲取該點的地形高度，如果爆炸點位于地面附近，則在地面疊加爆炸凹陷特效。因此，實時、高效、準(zhǔn)確地獲取實體當(dāng)前位置的地形高度十分重要。

飛行實體的地形高度獲取方法通常有兩種，一種是由虛擬三維場景圖形工作站實時對地作碰撞檢測得到地形高度，該方法耗費(fèi)主視景渲染時間，如Mantis、Equipe圖形工作站，偶爾會出現(xiàn)返回?zé)o效值；另一種是基于衛(wèi)星影像的高程數(shù)據(jù)來得到地形高度?；诟叱虜?shù)據(jù)的地形高度檢測方法相對于圖形工作站返回地形高度，其優(yōu)點是不耗費(fèi)主視景渲染進(jìn)程時間，且不會造成視景卡滯；缺點是目前基于高程數(shù)據(jù)的地形高度檢測方法都是使用局部范圍的高程數(shù)據(jù)，但應(yīng)對大范圍、長時間的飛行需求，單個高程文件的數(shù)據(jù)量會比較大，加載時間長，所以有的跨區(qū)域飛行還需要更換高程文件，而且每一套飛行系統(tǒng)需要重新提供該區(qū)域的高程數(shù)據(jù)，該高程數(shù)據(jù)僅包括主機(jī)場和備降機(jī)場在內(nèi)的飛行范圍。因此地形高度獲取技術(shù)迫切需要改進(jìn)。

基于此，本文旨在研究基于全球的高程數(shù)據(jù)，在確保實時性和準(zhǔn)確性的前提下，提出一種全球范圍內(nèi)的地形高度檢測方法。




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作者信息：

吳  瓊1，孫韶杰2，于  瀾1，蘇  迪1

(1.空軍研究院特種勤務(wù)研究所，北京100195；2.空軍石家莊飛行學(xué)院 飛行模擬訓(xùn)練中心，北京100195)


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