面向直升机防撞的低空多源时空数据组织模型构建与应用研究

Low-flying environment is complex. Include terrain, tall building, rain, snow，fog, wind shear and other geographical, meteorological elements, as well as electromagnetic, dynamic target elements have a significant impact on the safety of low-flying. Helicopter activity which is concentrated in the low-altitude airspace, must face the complex and dangerous low-altitude environment, facing a greater threat to the collider.Therefore, to build efficient low-altitude multi-source spatial and temporal data organization model is an important foundation to solve a helicopter at low altitude collision avoidance. The topic for the helicopter at low altitude collision avoidance needing, utilizing space information grid ideas, builds a low-altitude flight environment, multi-source, dynamic, multi-scale spatial and temporal data unified management of low-altitude three-dimensional the grid spatial and temporal data organization model. Study low-altitude geographical, meteorological, electromagnetic, dynamic target environmental elements and anti-collision radar, ADS-B sensors such return information integration, integration with unified expression technology. Explore the low altitude dimensional grid model support helicopter collision detection, path planning and low-altitude environment real collision avoidance and non-photorealistic rendering. It provides theoretical and technical support for the anti-collision of a helicopter at low altitude, low-altitude airspace management, aircraft at low altitude visual navigation applications, which is applied basic research topics in the field of geographic information science research.

低空飞行环境复杂，包括复杂地形、高层建筑、雨雪、大雾、风切变等地理气象要素以及电磁、飞行器等动态要素，对低空飞行安全构成了重大影响。直升机活动集中在低空空域，面临巨大的撞机威胁。因此构建高效的低空多源时空数据组织模型是研发直升机低空防撞系统、安全管理系统的重要基础。 本课题针对直升机低空安全飞行及防撞需要，采用空间信息网格思路构建球面低空立体网格模型，支持低空飞行环境多源、动态、多尺度时空数据统一管理；研究低空地理、气象、电磁、动态目标等环境要素与防撞雷达、ADS-B等传感器信息的集成、融合与统一表达技术；探索直升机碰撞检测、避撞路径规划以及低空环境真实与非真实绘制问题。为直升机低空防撞、空域管理、可视导航等应用提供理论和技术支持，属于地理信息科学研究领域中应用基础研究课题。

低空飞行环境复杂，包括复杂地形、高层建筑、雨雪、大雾、风切变等地理气象要素以及电磁、飞行器等动态要素，对低空飞行安全构成了重大影响。直升机活动集中在低空空域，面临巨大的撞机威胁。因此构建高效的低空多源时空数据组织模型是研发直升机低空防撞系统、安全管理系统的重要基础。. 本课题针对直升机低空安全飞行及防撞需要，采用空间信息网格思路构建低空立体网格模型，实现低空飞行环境多源、动态、多尺度时空数据统一管理，为直升机低空防撞、空域管理、航线规划等应用提供理论和技术支持。主要工作包括：（1）设计了低空环境时空一体化网格剖分与编码方法；（2）构建了基于低空立体网格的空地一体化的多源时空数据组织管理模型；（3）设计了时空网格编码运算库并用于飞行计划时空冲突检测和雷达组网探测范围计算；（4）设计了基于低空网格剖分的三维球体Voronoi图生成算法；（5）研究了基于低空网格剖分的三维路径规划算法；（6）研制了低空防撞告警原型系统。. 三年来，围绕课题开展，取得多项研究成果：（1）测绘出版社出版专著1部；（2）解放军出版社出版专著1部；（3）已发表或录用与课题研究内容相关学术论文15篇；（4）申报国防发明专利3项，已授权2项；（5）授权软件著作权2项；（6）相关成果获2014年军队科技进步一等奖；（7）以项目研究成果为基础申报“地理信息工程国家重点实验室重点基金项目”1项，解放军信息工程大学“军事科研基金”1项。