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一种基于高程数据的全球地形高度检测方法
网络安全与数据治理 2022年 第1期
吴 琼1，孙韶杰2，于 澜1，苏 迪1
(1.空军研究院特种勤务研究所，北京100195；2.空军石家庄飞行学院 飞行模拟训练中心，北京100195)
摘要： 在飞行模拟器训练领域，很多分系统都需要实时获取飞行位置的地形高度。基于卫星影像高程数据，提出了一个全球范围的地形高度检测方法。该方法将全球高程数据按度进行区域划分和规范化命名，然后基于碰撞检测的思想，从飞行当前位置垂直向下求取与地形面的交点，交点处的高程值即地形高度。针对不同采样间距、不同分块大小情况下的算法检测效率进行了比较分析，实验结果表明，该检测方法能够较好地满足实时性和准确性要求。
中图分类号： TP391.9
文献标识码： A
DOI： 10.20044/j.csdg.2097-1788.2022.01.014
引用格式： 吴琼，孙韶杰，于澜，等. 一种基于高程数据的全球地形高度检测方法[J].网络安全与数据治理，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

在飞行模拟器训练领域，无论是模拟器飞行控制系统、航路规划系统，还是三维态势显示系统，都需要实时获得实体(飞机、武器、碰撞等)当前位置的地形高度，从而计算出实体相对地面的高度(简称无线电高度[1-3])。在飞行模拟器训练[4-6]中，视景系统需要实时返回无线电高度给飞行控制系统，用于判断飞机的碰撞状态等，同时在飞行电子仪表中显示该高度。弹丸航路点规划时需要知道航路点沿路的制高点，从而设定弹丸的发射高度。在三维态势显示系统中，地形高度有如下作用：(1)用于放置雷达阵地、地导阵地，由于导演部在下达作战任务时只给出阵地的放置经纬度，不明确给出高度，因此态势系统中需要通过阵地的经纬度来得到当前位置的地形高度，然后将阵地准确地放置在地面上；(2)在显示碰撞效果时，如果是对地攻击或撞地，需要根据给出的碰撞点的经纬度获取该点的地形高度，如果爆炸点位于地面附近，则在地面叠加爆炸凹陷特效。因此，实时、高效、准确地获取实体当前位置的地形高度十分重要。

飞行实体的地形高度获取方法通常有两种，一种是由虚拟三维场景图形工作站实时对地作碰撞检测得到地形高度，该方法耗费主视景渲染时间，如Mantis、Equipe图形工作站，偶尔会出现返回无效值；另一种是基于卫星影像的高程数据来得到地形高度。基于高程数据的地形高度检测方法相对于图形工作站返回地形高度，其优点是不耗费主视景渲染进程时间，且不会造成视景卡滞；缺点是目前基于高程数据的地形高度检测方法都是使用局部范围的高程数据，但应对大范围、长时间的飞行需求，单个高程文件的数据量会比较大，加载时间长，所以有的跨区域飞行还需要更换高程文件，而且每一套飞行系统需要重新提供该区域的高程数据，该高程数据仅包括主机场和备降机场在内的飞行范围。因此地形高度获取技术迫切需要改进。

基于此，本文旨在研究基于全球的高程数据，在确保实时性和准确性的前提下，提出一种全球范围内的地形高度检测方法。




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作者信息：

吴  琼1，孙韶杰2，于  澜1，苏  迪1

(1.空军研究院特种勤务研究所，北京100195；2.空军石家庄飞行学院 飞行模拟训练中心，北京100195)


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