МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ПОБУДОВИ ЗОРОВИХ ОБРАЗІВ ДИНАМІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ В АЕРОНАВІГАЦІЙНИХ ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – Інформаційні технології, Національний авіаційний університет, м. Київ, 2010. Дисертація присвячена рішенню важливої науково-технічної задачі підвищення ефективності процесів представлення динамічної обстановки на екранах АНГС РЧ. Запропоновано модель побудови зорового образу динамічної обстановки та схему каналу побудови зорових образів на екрані АНГС РЧ. Розроблено метод побудови картографічного фону в АНГС РЧ. Створено модифікований алгоритм повороту складного символу, який реалізує метод базових матриць. Розроблено алгоритми відновлення картографічного фону при організації процесу переміщення складного символу. Запропоновано метод вибору набору алгоритмів побудови зорового образу, оптимізуючи швидкість його відображення. Запропоновано методику побудови зорового образу динамічної обстановки в АНГС РЧ.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Информационные технологии, Национальный авиационный университет, г. Киев, 2010. Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи повышения эффективности процессов представления динамической обстановки на экранах аэронавигационных геоинформационных систем в реальном времени. Впервые предложена модель построения зрительного образа динамической сцены, содержащая модель картографического фона и модель представления движущегося объекта, которые в соответствии с предложенными алгоритмами построения зрительного образа обеспечивают построение динамической сцены. Разработана схема канала построения зрительного образа динамической сцены, согласно которой последовательные процедуры преобразования данных разделяются на «медленные», обеспечивающие построение картографического фона, и «быстрые» - построение динамической составляющей, что, в отличие от известных решений, позволяет обрабатывать не весь дисплейный файл зрительного образа, а лишь его динамическую составляющую. Предложен метод построения картографического фона на экране АНГС, который при первичном построении картографического фона, в течение цикла функционирования АНГС РВ, выбирает необходимые данные из файлов данных БКД и отображает картографический фон на экран с одновременным сохранением его в отдельной последовательности файлов, а при последующих обращениях к ранее отображаемым участкам картографического фона выбирает данные из этой последовательности файлов карты, не обращаясь непосредственно в БКД, за счет чего сокращается время построения картографического фона. Разработан алгоритм, реализующий этот метод. Выполнена оценка эффективности применения метода построения картографического фона, которая рассчитывает время, затрачиваемое на построение и отображение картографического фона и показывает сокращение времени построения картографического фона до 2 раз. Предложен модифицированный алгоритм поворота сложного символа, реализующий метод базовых матриц, и показана его эффективность в случае применения базы данных символов, которая содержит азимутальные изображения символа объекта, что позволяет выполнять поворот символа на шаг за время, равное времени развертки кадра, и при этом не требуются дополнительные ресурсы, которые необходимы известным методам. Также разработана программа реализации данного алгоритма, осуществляющая поворот сложного символа на угол от 00 до 3600 с шагом 11,250 и его воспроизведение на экране для матриц различного размера. Программа осуществляет расчет времени, затрачиваемого на процедуры поворота и отображения символа, что в свою очередь, позволило произвести оценку эффективности применения предложенного алгоритма, которая показала значительное сокращение времени, затрачиваемого на поворот сложного символа, причем увеличение эффективности наблюдалось с увеличением размерности матрицы отображения сложного символа. Разработаны алгоритмы восстановления картографического фона при организации перемещения сложного символа, обеспечивающие сокращение размеров памяти при восстановлении картографического фона более чем в 2 раза для единичного осенесимметричного символа и в 3 раза для единичного осесимметричного символа, и обеспечивающие при отображении полной динамической сцены сокращение памяти от 51% до 76%. Предложен метод выбора набора алгоритмов построения зрительного образа динамической сцены, который на основании количества динамических объектов с учетом объема используемой памяти и скорости вычислительных процессов путем решения задачи оптимизации позволяет определить оптимальный процент использования каждого алгоритма, увеличивая скорость отображения зрительного образа. Приведено решение данной задачи для конкретного примера в случае использования для построения ЗО динамической обстановки метода синусно-косинусного преобразования и метода базовых матриц. Разработана методика построения зрительного образа динамической обстановки в аэронавигационных геоинформацыонных системах реального времени, объединяющая предложенные модели, методы и алгоритмы: модель построения динамической сцены в АНГС РВ, модель построения картографического фона, модель представления движущихся объектов при построении зрительного образа динамической обстановки, метод построения картографического фона, схему канала построения зрительного образа на экране АНГС РВ, алгоритмы организации процесса перемещения сложного символа объекта с восстановлением картографического фона, метод выбора набора алгоритмов, сочетание которых обеспечивает построение зрительного образа динамической обстановки в реальном времени в соответствии с выдвигаемыми требованиями по скорости и реалистичности отображения.

A candidate’s thesis in engineering under 05.13.06 speciality – Information Technologies, National Aviation University, Kyiv, 2010. The thesis is aimed at solving a research problem of increasing the efficiency of visualization a dynamic situation on the displays of real-time air-navigation geo-information systems (ANGS). The model of the process and a structure of the channel of building the visual images to the display in a real-time ANGS are suggested. The method of quick building of a cartographic background has been developed. The modified algorithm for the method of base matrixes has been created for turning a complex symbol. Algorithms have been created for reconstruction of the cartographic background. A method of selecting the set of algorithms that provide building of the visual image and optimizing the speed of displaying the visual image. A procedure of building the visual images of a dynamic scene in a real-time ANGS is suggested.