一种基于飞行位置的机载地形数据的动态调度处理方法与流程

本发明涉及一种基于飞行位置的机载地形数据的动态调度处理方法。

技术背景

机载系统的需要地形数据的实时更新满足系统显示、航迹规划、地形规避以及近地告警等系统的功能需求，但是一方面由于机载系统需要实时处理多任务的特点限制了地形数据的更新的计算资源，难以实现地形数据的快速可靠更新，另一方面地形数据数据量大，因此需要基于机载系统的特性开展载地形数据的动态调度方法，实现地形数据的动态可靠调度，满足近地告警系统功能和性能需求，从而提高满足机载系统的实时需求。

技术实现要素：

本发明公开了一种基于飞行位置的机载地形数据的动态调度处理方法，在飞机飞行运动过程中，采用双缓存区数据处理策略周期性的分别用于地形数据缓存和地形数据处理分析。机载系统能够根据飞行器当前位置计算地形数据范围，并计算之前地形数据的重叠区域，发送新区域的地形数据请求，完成新区域的地形数据缓存，从而有效地降低通信线路负荷，满足机载地形数据的实时更新需求，实现高效的地形数据动态调度。

本发明提供了一种基于飞行位置的机载地形数据的实时动态调度处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：基于飞行器的当前位置(xi,yi)，发送指定区域的地形数据请求，并缓存地形数据，完成地形缓存区数据的初始化。

步骤b：基于飞行器当前位置(xi,yi)及上个地形数据更新周期的地形数据中心点位置(xi-1,yi-1)，计算飞机运动方向的航迹方位角α。

步骤c：基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围，计算相邻周期地形数据的重叠区域。

步骤d：基于重叠区域范围及上个周期地形数据位置，计算重叠区域在上个周期缓存地形数据中的行列号，并从缓存区中读取重叠区域的地形数据。

步骤f：根据相邻周期的飞行位置及地形数据范围，计算与重叠区域相同列的行方向的地形数据范围。

步骤g：根据非重叠区域的行方向的地形数据范围，发送地形数据库请求，完成与重叠区域相同列的行方向的非重叠区域地形数据缓存。

步骤h：根据相邻周期的飞行位置及地形数据范围，计算非重叠区域列方向的地形数据请求及数据更新，完成新缓存区地形数据缓存处理。

步骤i：当前已经缓存完的地形数据用于地形数据处理，上个周期的地形缓存区数据清空，发送地形数据请求，重复s1-s7完成下个周期地形数据的缓存，实现地形数据的调度。

所述步骤a的飞行器的当前位置(xi,yi)可以利用全球定位系统(gps，北斗等)或者惯性导航设备获取。基于当前位置及地形数据的空间分辨率和位置信息，缓存指定区域的地形数据，完成地形缓存区数据的初始化。

所述步骤b的中飞机的运动方向航迹方位角α可以根据飞行器的当前位置(xi,yi)以及上个周期缓存的地形数据中心点位置(xi-1,yi-1)计算获取，具体计算公式如下：

(1)如果xi＞xi-1,yi＞yi-1,则

(2)如果xi＞xi-1,yi≤yi-1，则

(3)如果xi＜xi-1,yi≤yi-1，则

(4)如果xi＜xi-1,yi＞yi-1，则

(5)如果xi＝xi-1,yi＞yi-1，则α＝π/2，否则如果xi＝xi-1,yi＜yi-1，则α＝3π/2

所述步骤c中的相邻周期地形数据重叠区域可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

所述步骤d中的重叠区域的地形数据可以根据重叠区域范围对应的缓存区内地形数据的行列号进行地形数据缓存。

其中δr,δc为相对于地形数据左下角的行列号的偏移量，δx,δy为缓存区地形数据的行列方向的空间分辨率，(xo,yo)为缓存区地形数据的左下角坐标。

所述步骤e中的与重叠区域相同的行方向的非重叠区域可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

所述步骤f中的与重叠区域相同的行方向的非重叠区域地形数据缓冲可以通过向机载地形数据存储设备发送地形数据请求，实现与重叠区域相同的行方向的非重叠区域地形数据的缓冲。

所述步骤g中的剩余非重叠区域的范围可以根据可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

根据上述非重叠区域地形数据范围，向地形存储设备发送地形数据请求，完成非重叠区域地形数据缓存处理。

所述步骤h中的已经完成指定区域缓存的地形数据用于地形数据处理，响应地形数据处理需求，上个周期的地形数据缓存区请空，用于缓存新的地形数据缓存，实现地形数据的实时更新与调度处理。

附图说明

图1图示了机载地形数据的动态调度处理技术路线图。

图2图示了机载地形数据的动态调度处理原理示意图。

图3图示了机载地形数据的双缓存区数据调度处理图。

图4图示了机载地形数据缓存数。

具体实施方式

以下通过具体实例对本发明的技术方案进行说明，但下述实施例并不能限制本发明的保护范围。

请参见图1和2，本发明公开了一种基于飞行位置的机载地形数据的实时动态调度处理方法。

尤其是飞行器中广泛应用的基于数字地形数据库的近地告警类设备所涉及的机载机载地形数据的动态调度技术，此类系统包括但不限于航空器近地告警设备、近地防撞系统、地形提示与警告系统以及综合环境监测系统等航电设备的具体产品。

在飞机飞行运动过程中，采用双缓存区数据处理策略周期性的分别用于地形数据缓存和地形数据处理分析。机载系统能够根据飞行器当前位置计算地形数据范围，并计算之前地形数据的重叠区域，发送新区域的地形数据请求，完成新区域的地形数据缓存，从而有效地降低通信线路负荷，满足机载地形数据的实时更新需求，实现高效的地形数据动态调度。

包括以下步骤：

步骤a：基于飞行器的当前位置(xi,yi)，发送指定区域的地形数据请求，并缓存地形数据，完成地形缓存区数据的初始化。

步骤b：基于飞行器当前位置(xi,yi)及上个地形数据更新周期的地形数据中心点位置(xi-1,yi-1)，计算飞机运动方向的航迹方位角α。

步骤c：基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围，计算相邻周期地形数据的重叠区域。

步骤d：基于重叠区域范围及上个周期地形数据位置，计算重叠区域在上个周期缓存地形数据中的行列号，并从缓存区中读取重叠区域的地形数据。

步骤f：根据相邻周期的飞行位置及地形数据范围，计算与重叠区域相同列的行方向的地形数据范围。

步骤g：根据非重叠区域的行方向的地形数据范围，发送地形数据库请求，完成与重叠区域相同列的行方向的非重叠区域地形数据缓存。

步骤h：根据相邻周期的飞行位置及地形数据范围，计算非重叠区域列方向的地形数据请求及数据更新，完成新缓存区地形数据缓存处理。

步骤i：当前已经缓存完的地形数据用于地形数据处理，上个周期的地形缓存区数据清空，发送地形数据请求，重复s1-s7完成下个周期地形数据的缓存，实现地形数据的调度。

所述步骤a的飞行器的当前位置(xi,yi)可以利用全球定位系统(gps，北斗等)或者惯性导航设备获取。基于当前位置及地形数据的空间分辨率和位置信息，缓存指定区域的地形数据，完成地形缓存区数据的初始化。

所述步骤b的中飞机的运动方向航迹方位角α可以根据飞行器的当前位置(xi,yi)以及上个周期缓存的地形数据中心点位置(xi-1,yi-1)计算获取，具体计算公式如下：

(1)如果xi＞xi-1,yi＞yi-1,则

(2)如果xi＞xi-1,yi≤yi-1，则

(3)如果xi＜xi-1,yi≤yi-1，则

(4)如果xi＜xi-1,yi＞yi-1，则

(5)如果xi＝xi-1,yi＞yi-1，则α＝π/2，否则如果xi＝xi-1,yi＜yi-1，则α＝3π/2

所述步骤c中的相邻周期地形数据重叠区域可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

所述步骤d中的重叠区域的地形数据可以根据重叠区域范围对应的缓存区内地形数据的行列号进行地形数据缓存。

其中δr,δc为相对于地形数据左下角的行列号的偏移量，δx,δy为缓存区地形数据的行列方向的空间分辨率，(xo,yo)为缓存区地形数据的左下角坐标。

所述步骤e中的与重叠区域相同的行方向的非重叠区域可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

所述步骤f中的与重叠区域相同的行方向的非重叠区域地形数据缓冲可以通过向机载地形数据存储设备发送地形数据请求，实现与重叠区域相同的行方向的非重叠区域地形数据的缓冲。

所述步骤g中的剩余非重叠区域的范围可以根据可以基于相邻周期的地形数据的中心点位置及地形数据范围进行计算，具体如下：

(1)当0＜α≤π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(2)当π/2＜α≤π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(3)当π＜α≤3π/2时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

(4)当3π/2＜α≤2π时，相邻周期地形数据的重叠区域为：

根据上述非重叠区域地形数据范围，向地形存储设备发送地形数据请求，完成非重叠区域地形数据缓存处理。

所述步骤h中的已经完成指定区域缓存的地形数据用于地形数据处理，响应地形数据处理需求，上个周期的地形数据缓存区请空，用于缓存新的地形数据缓存，实现地形数据的实时更新与调度处理。

使用方法如下：将一种基于飞行位置的机载地形数据的实时动态调度处理方法以软件模块形式进行封装，内嵌于航空器机载系统主程序,完成地形数据的动态调度和处理,满足机载系统的实时需求。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。