低空飛行器以其十分獨(dú)特的功能、性能和應(yīng)用靈活的深厚潛能,已經(jīng)受到廣大軍民用戶的青睞。然而,面對(duì)低空環(huán)境中復(fù)雜的地形地貌地物、多樣化的不良?xì)庀髼l件、快速機(jī)動(dòng)帶來(lái)的環(huán)境飛速變化等飛行條件,低空飛行器(包括載人和無(wú)人)的飛行員難以看清所處環(huán)境,從而難以感知態(tài)勢(shì)、作出決策并精準(zhǔn)操控,無(wú)法確保飛行安全及圓滿完成任務(wù)。

視景導(dǎo)航是指綜合利用圖形、符號(hào)、顏色、聲音、文字等元素的可視化形式,為飛行員提供有關(guān)飛行過(guò)程、環(huán)境和任務(wù)的指示信息,以幫助其掌控飛行狀態(tài)、規(guī)劃任務(wù)實(shí)施過(guò)程,從而安全快速地完成既定任務(wù)。為了達(dá)成可視化的導(dǎo)航,通常利用在低空飛行器上安裝的各類設(shè)備實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知、參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)處理、場(chǎng)景再現(xiàn)、狀態(tài)警示等基本的信息指示功能;同時(shí),為了保證低空飛行器能夠按照預(yù)定計(jì)劃完成指定任務(wù),還需要引入航線規(guī)劃、輔助導(dǎo)航、敵我識(shí)別等技術(shù)支持。

本書針對(duì)低空飛行器的飛行特點(diǎn),利用多源融合信息的可視化表達(dá),以輔助操作人員對(duì)低空飛行器的動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,并確保飛行安全和任務(wù)完成。本書內(nèi)容主要包括以下部分:

第一部分(第1章)介紹低空飛行器多源融合視景導(dǎo)航的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀等。首先,簡(jiǎn)要介紹低空飛行器的主要特征,界定了本書的研究范圍;介紹了多源信息、信息融合、決策支持等概念,以及視景導(dǎo)航的相關(guān)概念。其次,從多源信息融合和可視化顯示的角度介紹了相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。最后,介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、基于衛(wèi)星信息的視景仿真與表現(xiàn)技術(shù)、綜合衛(wèi)星信息的可視導(dǎo)航技術(shù)、基于視景的低空飛行器導(dǎo)航技術(shù)等領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。

第二部分(第2~5章)介紹視景導(dǎo)航技術(shù)的細(xì)節(jié)。第2章針對(duì)多源信息的調(diào)度與管理問(wèn)題,介紹數(shù)據(jù)高效壓縮、多分辨率無(wú)縫組織與索引、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等技術(shù)。第3章介紹低空飛行環(huán)境的可視化表達(dá),包括數(shù)據(jù)預(yù)取、動(dòng)態(tài)調(diào)度、可見性裁剪、多視角集成顯示等。第4章介紹空間航線規(guī)劃,包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、風(fēng)險(xiǎn)建模、航線規(guī)劃算法、航線后處理等內(nèi)容。第5章介紹視景導(dǎo)航信息顯示、引導(dǎo)信息顯示、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和目標(biāo)指示等內(nèi)容。

第三部分(第6章)介紹視景導(dǎo)航仿真系統(tǒng)。它從系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面介紹交互式可視化的視景導(dǎo)航系統(tǒng)。

全書由胡華全、鄒玲、于榮歡、吳忠望、郝紅星編寫,并由胡華全統(tǒng)稿。成書過(guò)程得到了吳玲達(dá)研究員的傾心指導(dǎo),以及蔣杰、劉東、楊超、卞燕山、郝利云等專家的大力支持,在此表示感謝。本書相關(guān)技術(shù)研究獲得裝備預(yù)研項(xiàng)目(編號(hào):513220206)資助,本書還獲得國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):2019 SKJJ C 042)資助,在此表示誠(chéng)摯的感謝。特別感謝北京航空航天大學(xué)出版社的編輯們,他們對(duì)待工作嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé),確保了本書的順利出版。

由于作者在理論、實(shí)踐和技術(shù)方面的水平有限,書中錯(cuò)謬和不足之處在所難免,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編 者

2024年11月