[发明专利]一种用于机载增强合成视景系统虚拟安全面的设计方法

说明书

本发明涉及一种用于机载增强合成视景系统虚拟安全面的设计方法，用于区分视野中的安全和危险区域。本发明中的安全面由多个三角面拼接而成，每个三角面的起伏程度和颜色都根据场景独立计算，这些三角面会随着视点一起运动并变化。本发明中的安全面能反映出场景的威胁程度和范围，有效提高飞行员的场景认知能力。和传统单一平面相比，本安全面可以让危险区域和安全区域的边界更加明显，而且能反映出场景的起伏变化。

技术领域

本发明涉及一种用于机载增强合成视景系统虚拟安全面的设计方法，具体是一种在机载增强合成视景系统中用于分割场景中的安全区域和危险区域的虚拟安全面的设计。

背景技术

伴随着航空技术领域的不断突破，多种类型的航空电子设备被研发出来，增强合成视景系统就是在这种背景下被大力发展的一种航空电子设备。增强合成视景系统内使用多种类型的虚拟符号如飞行通道、安全线、着陆地标等来凸显场景中的目标和威胁，虚拟安全面就是这类符号之一。

虚拟安全面被用来在虚拟视野中区分安全区域和威胁区域，这里的威胁区域主要指包含复杂建筑、地形、植被等可能给低空飞行带来严重威胁的地形和地物。目前的虚拟安全面主要是在场景中绘制一个带颜色的固定平面来分隔威胁，形式单一，不够灵活。为了使虚拟安全面能够更加直观、有效、动态地展示，需要有更好的虚拟安全面被设计出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机载增强合成视景系统虚拟安全面的设计方法，从而清晰、有效、动态地分隔场景中的威胁区域，增强驾驶员对威胁的认知。为了实现上述目的，本发明对虚拟安全面的实现细节进行了创新设计。

本发明中的虚拟安全面是这样实现的，一种用于机载增强合成视景系统虚拟安全面的设计方法，其特征是：包括虚拟安全面和场景面，所述的虚拟安全面以半透明遮挡在场景面上，虚拟安全面和场景面合成为全部视野；虚拟安全面是一个近似扇面；所述的一个近似扇面，其颜色透明度会由近及远逐渐降低，所述的一个近似扇面，其颜色会随着威胁的程度变化而变化；近似扇面的远端会呈现为一条分界线，指示出安全区和危险区的分界。

所述的近似扇面是由多个三角面拼接而成的近似扇面，近似扇面由公共顶点和一系列端点来描述；近似扇面的初始化参数包括近似扇面圆心角α、顶点高度下降量h、近似扇面半径r和三角面数量n；

所述的公共顶点，在安全面被渲染的过程中，始终位于视点的正下方；所述的正下方指的是二者水平坐标相同，顶点的高度比视点的高度要低一些，二者的高度差值便是顶点高度下降量h；

所述的端点是所有三角面除公共顶点外其他顶点的集合，用n表示最终近似扇面包含的三角面数量，则所需端点数量为n+1；初始化时，令所有端点的高度值都与顶点相同，此时需要根据视点坐标、n、r、h和α确定端点的数量和每一个端点的初始相对坐标；

所述的公共顶点和端点具有颜色属性，由RGBA四个分量描述，R表示红色分量，G表示绿色分量，B表示蓝色分量，A表示颜色的透明度；每个颜色分量占用一字节，也即每个分量数值的上限为255，下限为0；在三角面被绘制时，三角面上一点的颜色会根据三个顶点的RGBA值插值决定。

所述的近似扇面，其顶点始终位于合成视野的视点正下方某一可调距离处，其外沿各个端点相对顶点的水平位置不变，高度会随着飞机外场景的变化而变化；也即除了外沿各个端点的高度可以不断变化外，顶点相对视点的坐标、外沿各端点相对视点的水平坐标在显示过程中保持不变。

所述的虚拟安全面以半透明遮挡在场景面上是通过如下步骤实现：

步骤1，初始化参数；

步骤2，更新扇面的位置；

步骤3，进行高度采样；

步骤4，更新端点高度和颜色；

步骤5，绘制显示，返回步骤2。