[发明专利]便携式机载导航系统的航图管理方法

说明书

技术领域

本发明属于导航技术领域，特别是涉及一种低成本、高可靠性、便携式的便携式机载导航系统的航图管理方法。

背景技术

机载导航系统作为保障航行安全的重要系统，能为其它机载系统及飞行员提供实时的飞机位置、速度、姿态等信息。特别是在基于性能航行(Performance based navigation，PBN)中，机载导航系统的性能直接影响航空器的运行，因此对于航行安全至关重要。目前，常见的机载导航系统主要有：惯性导航系统、大气数据系统、卫星导航系统、近距陆基无线电导航系统等。这些机载导航系统通常价格比较昂贵，常常只是装备在体量较大、价值昂贵的公共运输航空的航空器上。对于通航的航空器来说，由于其具有体积小、载荷低、速度慢、高度低、价格便宜等特点，通常会选择结构简单、价格低廉且能够满足安全运行需求的机载导航系统。

目前，机载导航系统的研究主要是基于台式计算机或便携计算机开发的系统，一类是将机载导航系统如惯性导航、无线电导航等导航系统提供的位置信息与地理信息系统平台提供的航图信息结合，将导航信息显示在航图上，另一类是利用GPS提供航空器位置信息，并将航空器位置指示在电子航图上。这些系统存在的主要问题在于系统的便携性差。

随着平板电子产品的大量涌现，民航开始使用平板电脑作为电子飞行包(Electronic Flight Bag,EFB)。电子飞行包是供飞行员使用的，用于显示各种航行数据，进行各种飞行准备时的计算与检查的便携电子设备。虽然电子飞行包在一定范围内可以替代传统纸质航图，但无法实现航空器位置的实时显示。

平板电脑的出现，特别是内置GPS功能的平板电脑的出现为开发便携式机载导航系统提供了可能。但由于平板电脑的内在空间受限，所以无法简单地加载航图，因此需要针对航图的加载与管理进行研究。

发明内容

为了解决便携式机载导航系统的航图背景的索引、加载、平移、旋转、缩放等操作，本发明的目的在于提供一种便携式机载导航系统的航图管理方法。

为了达到上述目的，本发明提供便携式机载导航系统的航图管理方法包括顺序进行的下列步骤：

1)根据机载导航系统所使用的航图中若干关键点坐标，获取航图经纬度坐标与像素坐标映射关系的航图坐标标定的S1阶段；

2)根据步骤1)获得的航图经纬度坐标与位图像素坐标映射关系，由航空器经纬度坐标信息计算出航空器在航图上的位图像素坐标，从而完成航空器定位，由此获得航空器位置及前后位置信息的S2阶段；

3)采用四叉树方式对航图进行分层与分割而得到航图子图的S3阶段；

4)设置航空器在导航系统中显示位置的焦点信息的S4阶段；

5)根据步骤2)获得的航空器位置信息和步骤3)分割后的航图子图，确定航空器所在子图的焦点子图索引的S5阶段；

6)根据步骤5)索引的焦点子图及系统焦点的缺省信息，在显示屏幕上放置焦点子图及相关邻近子图，实现对导航系统的航图背景初始化显示的S6阶段；

7)根据步骤2)获得的航空器前后的位置信息、步骤4)的焦点信息和步骤5)的焦点子图，对导航系统背景航图进行平移与旋转的S7阶段；

8)利用步骤4)的焦点信息和步骤5)的焦点子图，根据用户的缩放操作对系统背景航空进行航图缩放的S8阶段。

在步骤1)中，所述的根据机载导航系统所使用的航图中若干关键点坐标，获取航图经纬度坐标与像素坐标映射关系的航图坐标标定的方法是：采用一次拟合算法建立经纬度坐标与航图位图像素坐标之间的转换矩阵，利用标准航图上不少于3个已知航路点的经纬度坐标建立方程组，采用最小二乘算法求解转换矩阵中的未知参数，获得航图经纬度坐标与像素坐标之间的映射关系。

在步骤3)中，所述的采用四叉树方式对航图进行分层与分割而得到航图子图的方法是：将最高分辨率的原始航图定义为第0层，并将其分辨率作为归一化分辨率，通过抽取像素点处理获得M层不同分辨率的航图，然后以导航系统显示屏尺寸为参数将每层航图分割为标准尺寸的子图。

在步骤4)中，所述的设置航空器在导航系统中显示位置的焦点信息的方法是：将航空器所处的屏幕位置定义为焦点，表征焦点的信息包括航空器显示的屏幕位置信息及航向信息，焦点信息或采用系统缺省设置信息，或通过用户操作进行调整。