[发明专利]一种随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法

权利要求书

1.一种随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：头部运动跟踪姿态数据接收；

S2：基于载机位姿数据的综合视景生成；

该过程包括基于载机位姿数据和光电瞄准线姿态数据生成三维综合视景，计算载机的空间位置转换矩阵和空间姿态转换矩阵，并根据地形数据完成三维地理场景重建；

S3：头部姿态数据融合；

S4：综合视景场景模式控制；

S5：随动于头盔显示装置的综合视景图像传输。

2.如权利要求1所述的随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立与机载航电总线的头部跟踪数据接收流程，封装总线通信协议，实时接收头部运动跟踪姿态数据。

3.如权利要求2所述的随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，所述头部跟踪数据包括以机舱坐标系为基准的头部方位角度和头部俯仰角度，分别记为hel_azi和hel_pit；头部位置以载机坐标系质心为原点的空间位置，记为hel_pos(hp_x,hp_y,hp_z)。

4.如权利要求3所述的随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，所述步骤S2中，基于载机位姿数据和光电瞄准线姿态数据生成三维综合视景，载机的位姿数据包括载机位置参数和姿态参数，位置参数包括经度、纬度、高度，分别记为L、B、H，位置数据以地理坐标系为基准，经度、纬度单位为度，姿态参数包括航向角、俯仰角、横滚角，分别记为a、p、r，单位为度，该角度以东北天坐标系为基准；光电瞄准线姿态数据包括瞄准线的俯仰角和方位角，分别记为a_los、p_los，该角度以载机坐标系为基准。

5.如权利要求4所述的随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用如下计算公式，空间位置转换矩阵的计算过程为：

空间位置转换矩阵记为M_pos：

其中，n,u,v是转换坐标系下的基向量，nx，ny，nz分别是向量n的x，y，z分量，ux、uy、uz分别是向量u的x，y，z分量，vx、vy、vz分别是向量v的x，y，z分量，其计算采用如下公式：

n＝(cosLcosB,sinLcosB,sinB)

vpx是地心坐标下的载机位置vp的x分量，vpy是地心坐标下的载机位置vp的y分量，vpz是地心坐标下的载机位置vp的z分量，计算采用如下公式：

vpx＝(N+H)cosBcosL

vpy＝(N+H)cosBsinL

vpz＝[(N(1-e²)+H]sinB

其中，L，B分别是上述步骤中采集得到的载机位置数据中每一帧的经度和纬度，N为卯酉圈半径，e²为第一偏心率，分别采用如下计算公式：

上式中，a，c分别为地球椭球体模型的长半径和短半径，

a＝6378137.0m

c＝6356752.3142m。

6.如权利要求5所述的随动于头盔显示装置的浸入式综合视景生成方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用如下计算公式，空间姿态转换矩阵记为M_atti，计算过程为：

首先根据载机的姿态数据构建四元数，记为q:

其中，a，p，r分别为上述步骤中采集得到的载机的航向角、俯仰角、横滚角；