WO2009027498A1 - Procede de simplification de l'affichage d'elements stationnaires d'une base de donnees embarquee - Google Patents

Procede de simplification de l'affichage d'elements stationnaires d'une base de donnees embarquee Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration

Definitions

  • the present invention relates to a method for simplifying the display of stationary elements of an onboard database.
  • the invention is in the field of the display on board an aircraft of the geostationary elements coming from a database on a screen having different display resolutions.
  • the subject of the present invention is a method for simplifying the display of stationary elements of an on-board terrestrial database on an aircraft screen having different display resolutions with a view to this data display, which method can be implemented by requiring computing power that is the lowest possible.
  • the method according to the invention is a method for simplifying the display on an aircraft screen of stationary elements of an on-board database relating to the terrestrial topography and having several different display resolutions, and it is characterized in that it consists in pre-calculating the elements necessary for a simplification of the display during the production process of the on-board database by associating with each fixed data item attributes indicating the display characteristics corresponding to each mode or range of display modes available, and to display when using the database only the stationary elements corresponding to the display mode used taking into account the corresponding attributes.
  • the simplification of the display is a "clutter cleaning" consisting of displaying on the screen, for each display resolution, only the most relevant element distinguishable from the display. screen among a group of elements in a basic surface representative of the earth's surface.
  • the criterion of relevance for each element and for each resolution is calculated by dividing the terrestrial globe into locally assumed flat rectangles, by applying to each rectangle a Cartesian grid oriented according to the terrestrial latitudes and longitudes, and by leaving in each rectangle of this grid only the most relevant obstacle.
  • an isotropic cleaning step is carried out by marking as non-visible around each element the elements less relevant than it, thereby erasing the edge effects due to the cutting of the globe into rectangles.
  • the most relevant element is marked as grouped.
  • the calculation of the criterion of relevance comprises a step of associating other attributes with each fixed data item, these attributes being at least one of the following parameters relating to the fixed data item considered, when it is a fixed obstacle: altitude of its summit, height, volume, illumination.
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing how to establish a display density grid for the implementation of the method of the invention
  • FIG. 2 is a simplified diagram showing the results of a first display simplification phase; according to the process according to the present invention
  • Figure 3 is a simplified diagram showing the overall isotropic result of the implementation of the method of the invention.
  • the method of the invention relates to the display on a display device having different display modes (different scales and resolutions) of data from an on-board database, which can be both natural obstacles such as mountains, as human constructions or fixed data such as text or graphics, for example navigation tags or "waypoints", names of cities or airports. To simplify the description below, all these kinds of data will be referred to as the single term fixed data.
  • the method of the invention is implemented during the production of the on-board terrestrial database, and consists first of all in pre-calculating the elements necessary for "clutter cleaning".
  • the method of the invention consists in associating with each fixed data a pair of attributes (visible yes / no, grouped yes / no), and this for each resolution of planned display. These attributes result in a bit field indicating the type of display (type of symbol, presence or absence of symbol) corresponding to each display mode chosen by the user in flight.
  • the pre-calculation step of the method of the invention consists, before the use on board of the terrestrial database, to complete its data as follows.
  • it is necessary first to reference them with respect to the terrestrial surface.
  • SB Small piece
  • Each small piece (here referred to as SB for "Secondary Block”) can then be assumed to be flat, if it is small enough.
  • the twelve pairs of attributes relating to each fixed data are called here
  • the base also includes the type of obstacle (illuminated or not, what color of lighting, etc.). If the obstacle is marked “not visible”, it is not displayed. If marked as “visible”, the attributes include a "grouped or ungrouped” bit to decide whether to display the "illuminated isolated obstacle” or "most relevant obstacle groups” symbol. between two separately viewable obstacles is the result of the two clutter cleaning phases. This minimum distance depends on the values of the GRrD_xx_STEP and GRrD_xx_RADIUS_FILTER parameters explained below.
  • the process of the invention essentially comprises two phases, as set forth below.
  • the first phase consists in reducing the occupancy density of the grid by filling in the "visible / nonvisible” and "grouped / ungrouped" fields for each obstacle of the Earth before moving on to the second phase.
  • this first phase consists in dividing the Earth according to a regular grid, such as that represented in dashed lines in FIG. 1.
  • a regular grid such as that represented in dashed lines in FIG. 1.
  • each rectangle of this grid or box only one obstacle (or other fixed element) is visualized ), namely the most relevant. If there are other obstacles (or fixed elements) in this box, assign the most significant obstacle the designation "grouped", and the other obstacles the designation "not visible”.
  • the method of the invention treats the obstacles of each box one after the other.
  • Lat_Offset_xx Dec (SBLat / ⁇ Lat_Grid_xx_Step) * ⁇ Lat_Grid_xx_Step lfSBLon> 0
  • the "visible / not visible” bit of the formula "GRIDxx Display Type” is forced to: • 1 if the obstacle is the most relevant in the box defined by the intersection between the current SB and the rectangle : ( ⁇ Latitude_Grid_xx_Step, ⁇ Longitude_Grid_xx_Step)
  • This second phase consists of performing an overall isotropic post-cleaning.
  • this process is implemented as follows. - For each obstacle A of the database, such as:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

L'invention se situe dans le domaine de l'affichage à bord d'un aéronef des éléments géostationnaires de Ia base de données de navigation sur un écran possédant différentes résolutions d'affichage en vue de cet affichage de données, et elle a pour objet un procédé de simplification de l'affichage d'éléments stationnaires de cette base de données embarquée. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à précalculer un ' nettoyage de fouillis ' lors du processus de production de la base de données embarquée en maillant la Terre avec une grille cartésienne orientée selon les latitudes et longitudes terrestres, et en ne laissant apparaître dans chaque rectangle de cette grille que l'obstacle le plus pertinent.

Description

PROCEDE DE SIMPLIFICATION DE L'AFFICHAGE D'ELEMENTS STATIONNAIRES D'UNE BASE DE DONNEES EMBARQUEE
La présente invention se rapporte à un procédé de simplification de 1 ' affichage d'éléments stationnaires d' une base de données embarquée.
L'invention se situe dans le domaine de l'affichage à bord d'un aéronef des éléments géostati on n aires issus d'une base de données sur un écran possédant différentes résolutions d'affichage.
Lorsque l'affichage concerne des données géostationnaires ou de format fixe telles que des obstacles naturels, des balises, des informations textuelles, des graphiques, etc, il peut devenir illisible ou tout au moins difficilement exploitable ou même inexploitable.
Afin de remédier à ces difficultés, il existe des algorithmes dits de
« decluttering » (de « nettoyage de fouillis ») qui décident en temps réel du type d'affichage à effectuer. Toutefois, ce processus de nettoyage nécessite une puissance de calcul très importante qui mobilise exagérément Ie calculateur de bord qui l'exécute, et qui est donc pendant ce temps indisponible pour d'autres tâches. En outre, de tels algorithmes peuvent être non déterministes si la densité d'informations à afficher est non bornée, ce qui peut amener le programme à dériver en termes de temps de calcul, voire de « planter » (s'arrêter sans pouvoir repartir tout seul).
La présente invention a pour objet un procédé de simplification de l'affichage d'éléments stationnaires d'une base de données terrestre embarquée sur un écran d'aéronef possédant différentes résolutions d'affichage en vue de cet affichage de données, procédé qui puisse être mis en œuvre en nécessitant une puissance de calcul qui soit la plus faible possible.
Le procédé conforme à l'invention est un procédé de simplification de l'affichage sur un écran d'aéronef d'éléments stationnaires d'une base de données embarquée relative à la topographie terrestre et possédant plusieurs résolutions différentes d'affichage, et il est caractérisé en ce qu'il consiste à pré-calculer les éléments nécessaires à une simplification de l'affichage lors du processus de production de la base de données embarquée en associant à chaque donnée fixe des attributs indiquant les caractéristiques d'affichage correspondant à chaque mode ou gamme de modes d'affichage disponible, et à n'afficher lors de l'utilisation de la base de données que les éléments stationnaires correspondant au mode d'affichage utilisé en prenant en compte les attributs correspondants.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la simplification de l'affichage est un « nettoyage de fouillis » consistant à n'afficher sur l'écran, pour chaque résolution d'affichage, que l'élément le plus pertinent distinguable à l'écran parmi un groupe d'éléments dans une surface élémentaire représentative de la surface terrestre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on calcule le critère de pertinence pour chaque élément et pour chaque résolution en divisant le globe terrestre en rectangles supposés localement plats, en appliquant sur chaque rectangle une grille cartésienne orientée selon les latitudes et longitudes terrestres, et en ne laissant apparaître dans chaque rectangle de cette grille que l'obstacle le plus pertinent.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on procède à une étape de nettoyage isotropique en marquant comme non visibles autour de chaque élément les éléments moins pertinents que lui, gommant ainsi les effets de bord dus au découpage du globe en rectangles. Avantageusement, l'élément le plus pertinent est marqué comme groupé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le calcul du critère de pertinence comporte une étape d'association d'autres attributs à chaque donnée fixe, ces attributs étant l'un au moins des paramètres suivants relatifs à la donnée fixe considérée, lorsque celle-ci est un obstacle fixe: altitude de son sommet, hauteur, volume, illumination.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les effets de bord dus à la juxtaposition des rectangles supposés localement plats sont gommés par un mécanisme d'offset qui simule une grille dont l'origine serait au point de coordonnées (Latitude, Longitude) = <0°,0°) soit (N0°.E0°).
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est un diagramme simplifié montrant comment on établit une grille de densité d'affichage pour la mise en œuvre du procédé de l'invention, la figure 2 est un diagramme simplifié montrant les résultats d'une première phase de simplification d'affichage selon le procédé conforme à la présente invention, et la figure 3 est un diagramme simplifié montrant le résultat isotropique global de Ia mise en œuvre du procédé de l'invention.
Le procédé de l'invention se rapporte à l'affichage sur un dispositif de visualisation ayant différents modes d'affichage (différentes échelles et résolutions) de données provenant d'une base de données embarquée, qui peuvent être aussi bien des obstacles naturels tels que des montagnes, que des constructions humaines ou des données fixes telles que du texte ou des graphiques, par exemple des balises de navigation ou encore des « waypoints », des noms de villes ou d'aéroports. Pour simplifier la description ci-dessous, on désignera toutes ces sortes de données par le terme unique de données fixes.
Le procédé de l'invention est mis en œuvre lors de la production de la base de données terrestres embarquée, et consiste en premier lieu à pré-calculer les éléments nécessaires au « nettoyage de fouillis ».
Ainsi, lors de l'élaboration de la base de données embarquée, le procédé de l'invention consiste à associer à chaque donnée fixe un couple d'attributs (visible oui/non , groupé oui/non), et cela pour chaque résolution d'affichage prévue. Ces attributs se traduisent par un champ de bits indiquant le type d'affichage (type de symbole, présence ou absence de symbole) correspondant à chaque mode d'affichage choisi par l'utilisateur en vol. Selon un mode de mise en œuvre du procédé de l'invention, on ajoute N couples d'attributs à chaque donnée fixe, chacun des ces N couples d'attributs correspondant à une résolution d'affichage parmi les N résolutions disponibles. Dans la suite de la description, on se référera à un dispositif d'affichage à douze résolutions différentes, donc on aura N=12. Dans le détail, l'étape pré-calcul du procédé de l'invention consiste, avant l'utilisation à bord de la base de données terrestres, à compléter ses données de la façon suivante. Afin de pouvoir traiter toutes les données fixes, il faut d'abord les référencer par rapport à la surface terrestre. En vue de dresser Ia carte de la surface terrestre, l'idéal serait de tracer une grille orthonormée sur la sphère terrestre entière, mais cela est impossible. On traite donc localement la terre, par petits morceaux. Chaque petit morceau (dénommé ici SB pour « Secondary Block ») peut alors être supposé plat, s'il est suffisamment petit. On peut alors munir chaque SB d'une grille orthonormée. Cette grille sera la grille utilisée pour le nettoyage de fouillis. Les douze couples d'attributs relatifs à chaque donnée fixe sont appelés ici
« GRIDxx Display Type », c'est-à-dire type d'affichage du rectangle considéré de la grille. Ils comportent : un bit « visible/non visible » et un bit « groupé/ non groupé », avec xx = 01... à 12. Dans le cas des obstacles fixes, la base comprend par ailleurs le type d'obstacle (éclairé ou non, quelle couleur d'éclairage, etc). Si l'obstacle est marqué « non visible », il n'est pas affiché. S'il est marqué comme « visible », les attributs comportent un bit « groupé ou non » pour décider s'il faut afficher le symbole « obstacle isolé éclairé » ou « groupes d'obstacles dont le plus pertinent est éclairé » La distance minimale entre deux obstacles affichables séparément est le résultat des deux phases de nettoyage de fouillis. Cette distance minimale dépend des valeurs des paramètres GRrD_xx_STEP et GRrD_xx_RADIUS_FILTER explicités ci-dessous.
Le déroulement du procédé de l'invention se fait en deux phases. Il nécessite douze couples de paramètres, rangés dans un fichier de configuration, paramètres tels que : GR3D_xx_STEP, xx=01..12 pour la première phase
GRΓD_XX_RADΓUS_FILTER, XX=01...12 pour la seconde phase On décrit ci-dessous le processus de remplissage de chacun des douze couples d'attributs (bits visible oui/non, groupé oui/non) pour chaque élément fixe. Ce processus est répété douze fois afin de remplir, pour chaque élément fixe de la base de données, les douze couples d'attributs : «GRID01_Display_Type», «GRID02_Display_Type».. .. «GRID 12_Display_Type».
Le processus de l'invention comprend essentiellement deux phases, comme exposé ci-dessous. A) Première phase:
La première phase consiste à diminuer la densité d'occupation de la grille en remplissant les champs « visible/non visible » et « groupé/non groupé » pour chaque obstacle de Ia Terre avant de passer à la seconde phase.
A cet effet, cette première phase consiste à diviser la Terre selon une grille régulière, telle que celle représentée en traits interrompus en figure 1. Dans chaque rectangle de cette grille ou case, on ne visualise qu'un seul obstacle (ou autre élément fixe), à savoir le plus pertinent. S'il existe d'autres obstacles (ou éléments fixes) dans cette case, on assigne à l'obstacle le plus significatif la désignation « groupé », et aux autres obstacles la désignation « non visible ». Le pas de la grille régulière est donné en mètres par le paramètre «GRID_xx_STEP» (GRID= grille et STEP= pas de Ia grille, et xx= 01 à 12). Par exemple, le pas est d'environ 100m lorsque la distance totale représentée sur l'écran est de 20nm (nm=miles nautiques). Ce pas peut être réglé à 1000m si la distance totale représentée sur l'écran est de 200nm.
Le procédé de l'invention traite les obstacles de chaque case les uns après les autres.
Pour chaque case de la Terre, on effectue les calculs suivants :
1) la valeur de « GRID_xx_STEP », exprimée par exemple en mètres, est convertie de la façon suivante (avec Lat = latitude et Lon= longitude ) :
ΔLatj3rid_xx_Step = GRID_xx_STEP/l 852/60 ΔLon_Grid_xx_Step = GRID_xx_STEP/l 852/60/Cos(SBLat+0.05), ces valeurs étant exprimées en degrés
(on suppose ici que la latitude moyenne de SB est SBLat+0.05° = la latitude du centre de la case courante).
2) La grille est établie comme suit (voir figure 1): • Echelle des longitudes divisée en pas égaux à «ΔLon_Grid_xx_Step» • Echelle des latitudes divisée en pas égaux à «ΔLat_Grid_xx_Step»
3) De façon à réduire les effets de bords dus à la juxtaposition des « Secondary Blocks », l'origine de la grille est choisie en dehors de la SB considérée. Pour simplifier les calculs, on choisit comme origine le point de coordonnées (Latitude, Longitude) = (0°,0°). Deux valeurs d'offset (de décalage) sont nécessaires pour déterminer Ie début de la grille à l'intérieur du SB considéré, et on met en œuvre l'algorithme suivant (on a repris ici la terminologie anglaise consacrée pour de tels algorithmes) :
If SBLat> 0 Then Lat_OffseLxx = (1 - Dec(SBLat/ΔLat_Grid_xx_Step) ) * ΔLat_Grid_xx_Step
Else Lat_Offset_xx = Dec(SBLat/ΔLat_Grid_xx_Step) * ΔLat_Grid_xx_Step lfSBLon > 0
Then Lon_Offset_xx - (1 - Dβc(SBLon/ΔLon_Grid_xx_Step))* ΔLon_Grid_xx_Step Else Lon_Offset_xx = Dec(SBLon/ΔLon_Grid_xx_Step) * ΔLon_Grid_xx_Step
Dans cet algorithme, on a :
SBLon : longitude en degrés du coin Sud-Ouest de la SB
SBLat : latitude en degrés du coin Sud-Ouest de la SB
Dec(x) : valeur absolue de la partie décimale de x. Par exemple: Dec(l,2) = Dec(-l,2) =0,2.
Chaque obstacle de la base de données est contenu exactement dans :
• Un seul SB (on ne considère ici que le centre de l'obstacle, et non pas son étendue horizontale) , • Un rectangle de coordonnées (ΔLatitude_Grid_xx_Step,
ΔLongitude_Grid_xx_Step) délimité par des traits interrompus sur la figure 1.
Pour chaque obstacle du SB courant, le bit « visible/non visible » de la formule «GRIDxx Display Type » est forcé à : • 1 si l'obstacle est le plus pertinent dans la case définie par l'intersection entre le SB courant et le rectangle : (ΔLatitude_Grid_xx_Step , ΔLongitude_Grid_xx_Step)
• 0 dans le cas contraire:
Pour chaque obstacle du SB courant, le bit « groupé/non groupé » de la formule : « GRIDxx Dîsplay Type » est forcé à : » 1 s'il y a au moins deux obstacles dans la case définie par l'intersection entre le SB courant et le rectangle :
(ΔLatitude_Grid_xx_Step , ΔLongitude_Grid_xx_Step)
• 0 dans le cas contraire.
B) Deuxième phase
Cette deuxième phase consiste consiste à effectuer un post-nettoyage isotropique global. Dans le détail, ce processus est mis en œuvre de la façon suivante. - Pour chaque obstacle A de la base de données, tel que :
• Si BitO_visible = 1 dans le champ "GRIDxx_Display_Type fïeld" de A ET
• S'il existe un obstacle B différent de a et dont la distance à A est inférieure à « GRBD_xx_RADIUS_FILTER » , on force les bits relatifs à « visible/non visible » et « groupé/non groupé » à prendre les valeurs suivantes : • Si B est plus pertinent que A :
• BitO_visible est forcé à 0 dans le champ "GRIDxx_Display_Type" de A
• Bitl_grouped est forcé à 1 dans le champ « GRIDxx_Display_Type » de B
• Si ObstA est plus pertinent que ObstB : • Bitl_grouped est forcé à 1 dans le champ « GRIDxx_Display_Type » de
A
• BitCLyisible est forcé à 0 dans le champ « GRIDxxJDisplayJType » de B.
Ceci a été illustré en figure 3, montrant le résultat de la mise en œuvre de la deuxième phase. Après cette mise en œuvre, seuls apparaissent les obstacles visibles et groupés les plus pertinents entre A et B. Sur cette figure, on a tracé en trait interrompu le filtre, qui est un cercle centré sur A et de rayon égal à « GRED_XX_RADΓUS_FILTER ». Dans cet exemple, B est visible et groupé et à l'intérieur de ce filtre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de simplification de l'affichage sur un écran d'aéronef d'éléments stationnaires d'une base de données embarquée relative à la topographie terrestre et possédant plusieurs résolutions différentes d'affichage, selon lequel on pré-calcule les éléments nécessaires à une simplification de l'affichage lors du processus de production de la base de données embarquée, caractérisé en ce qu'il consiste à associer à chaque donnée fixe, dans la base de données, des attributs indiquant les caractéristiques d'affichage correspondant à chaque mode ou gamme de modes d'affichage disponible, et à n'afficher lors de l'utilisation de la base de données que les éléments stationnaires correspondant au mode d'affichage utilisé en prenant en compte les attributs correspondants.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la simplification de l'affichage est un « nettoyage de fouillis » consistant à n'afficher sur l'écran, pour chaque résolution d'affichage, que l'élément le plus pertinent distinguable à l'écran parmi un groupe d'éléments dans une surface élémentaire représentative de la surface terrestre.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on calcule le critère de pertinence pour chaque élément et pour chaque résolution en divisant le globe terrestre en rectangles (SB) supposés localement plats, en appliquant sur chaque rectangle une grille cartésienne orientée selon les latitudes et longitudes terrestres, et en ne laissant apparaître dans chaque rectangle de cette grille que l'obstacle le plus pertinent (1, 2).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on procède à une étape de nettoyage isotropique en marquant comme non visibles autour de chaque élément les éléments moins pertinents que lui, gommant ainsi les effets de bord dus au découpage du globe en rectangles.
5. Procédé selon Ia revendication 4, caractérisé en ce que l'élément le plus pertinent est marqué comme groupé.
6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le calcul du critère de pertinence comporte une étape d'association d'autres attributs à chaque donnée fixe, ces attributs étant l'un au moins des paramètres suivants relatifs à la donnée fixe considérée, lorsque celle-ci est un obstacle fixe: altitude de son sommet, hauteur, volume, illumination.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les effets de bord dus à la juxtaposition des rectangles supposés localement plats (SB) sont gommés par un mécanisme d'offset qui simule une grille dont l'origine serait au point (N0°.E0°).
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