(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211321990.X (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 安胜 （天津） 飞行模拟系统有限公司 地址 300300 天津市东 丽区天津自贸试验 区(空港经济区)启航路59号 (72)发明人 卢禹轩　刘彧　高健淇　丁元沅　 (74)专利代理 机构 天津展誉 专利代理有限公司 12221 专利代理师 刘永会 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 19/00(2011.01) G06T 15/00(2011.01) H04N 7/18(2006.01) G06F 16/783(2019.01)G06F 16/787(2019.01) (54)发明名称 一种eVTOL 导航合成视觉方法及系统 (57)摘要 本发明涉及飞行导航技术领域， 尤其涉及一 种eVTOL导航合成视觉方法及系统， 其包括如下 流程： 将窗外实时视频流作为第一视觉层； 将 eVTOL的经度、 纬度、 高度信息及姿态信息与完成 坐标系转换后的导航信息中3D对象的经度、 纬 度、 高度信息及姿态信息一起进行3D引擎渲染刷 新后， 作为3D叠加层显示于第一视觉层之上； 将 eVTOL的实时位置、 方向、 速度信息作为2D叠加层 显示于飞行操纵界面上的3D叠加层之上。 本发明 提供的方法及系统提高了飞行操纵的安全系数， 对传统机载导航显示系统进行了简化， 并且能精 准的显示3D对象与eVTOL在空间中的相对位置 。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115393531 A 2022.11.25 CN 115393531 A 1.一种eVTOL 导航合成视觉方法， 其特 征在于： 包括如下流 程： S1: 窗外实时视频流获取设备获取eVTOL窗外实时视频流， 并将窗外实时视频流作为 第一视觉层显示在飞行操纵界面上； S2: 处理终端的数据处理器从机载数据库获取导航信息中3D对象的经度、 纬度及高度 信息， 并获取eVTOL的经度、 纬度及高度 实时数据信息， 计算出导航信息中3D对象站心坐标 系与eVTOL站 心坐标系差值， 并将差值缓存至处 理终端的缓存数据库； S3: 数据处理器从机载数据库读取导航信息中3D对象的经度、 纬度、 高度信息及姿态 信息， 并从缓存数据库中读取eVTOL站心坐标系与导航信息中3D对象站心坐标系的差值信 息， 将从机载数据库读取的导航信息中3D对象的经度、 纬度、 高度信息及姿态信息进 行坐标 系转换； S4: 数据处理器获取eVTOL的经度、 纬度、 高度信息及姿态信息， 并将eVTOL的经度、 纬 度、 高度信息及姿态信息与完成坐标系转换后的导航信息中3D对象的经度、 纬度、 高度信息 及姿态信息一起进 行3D引擎渲 染刷新后， 作为3D 叠加层显示于飞行操纵界面上的第一视觉 层之上； S5: 数据处理器获取eVTOL的实时位置、 方向、 速度信息并将信息作为2D叠加层显示于 飞行操纵界面上的3D叠加层之上。 2.根据权利 要求1所述的一种eVTOL导航合成视觉方法， 其特征在于， 若S1中eVTOL为真 机时， 窗外实时视频流获取设备为安装于真机上的摄像头， 若S1中eVTOL为模拟机， 则窗外 实时视频流获取设备为模拟机的视景系统。 3.根据权利要求1所述的一种eVTOL导航合成视觉方法， 其特征在于， S4中数据处理器 使用Thre e.js作为3D引擎计算 生成3D对象， 渲染至 3D叠加层的canvas标签中。 4.根据权利要求1所述的一种eVTOL导航合成视觉方法， 其特征在于， 导航信息中3D对 象包括空域禁航区、 限制区、 危险区及垂直 起降坪。 5.根据权利要求1所述的一种eVTOL导航合成视觉方法， 其特征在于，  S4中eVTOL的姿 态信息包括eVTOL偏航角、 俯仰角及滚转角信息 。 6.一种eVTOL导航合成视觉系统， 其特征在于， 包括窗外实时视频流获取设备、 eVTOL操 纵界面及处理终端， 所述处理终端包括缓存数据库及数据 处理器， 所述缓存数据库用于存 储权利要求 1所述的一种eVTOL导航合 成视觉方法中eVTOL站心 坐标系与导航信息中3D对象 站心坐标系的差值信息， 所述窗外实时视频流 获取设备用于获取eVTOL窗外实时视频流， 并 将eVTOL窗外实时视频流作为第一视觉层显示在飞行操纵界面上； 所述数据处理器用于将 从机载数据库读取导航信息中3D对象的经度、 纬度、 高度信息及姿态信息进 行坐标转换， 并 将转换后的数据信息与eVTOL 实时经度、 纬度、 高度信息及 姿态信息一起进 行3D引擎渲染刷 新后， 作为3D叠加层显示于飞行操纵界面上的第一视觉层之上， 同时将eVTOL实时位置、 方 向、 速度信息作为2D叠加层显示于飞行操纵界面上的3D叠加层之上。 7.根据权利要求6所述的一种eVTOL导航合成视觉系统， 其特征在于， 所述窗外实时视 频流获取设备为 安装于eVTOL真机上的摄 像头或者是模拟机的视景系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115393531 A 2一种eVTOL导航合成视觉方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及飞行导 航技术领域， 尤其涉及一种eVTOL 导航合成视觉方法及系统。 背景技术 [0002]随着城市化进程加快， 土地资源稀缺与地面交通拥堵的问题愈发突出， 通过建设 更多的高架桥、 隧道仅能够缓解交通拥堵问题。 而天空资源为可再生资源、 容量可叠加， 相 对于修建道路， 空中交通只需要地面起降场及通信基础设施。 故为更好地解决城市交通拥 堵的问题， 未来城市交通势必要采用城市空中交通作为下一代城市交通 解决方案之一。 [0003]根据SMG的调查报告， 在未来10年内， 未来空中出行的市场规模会达到万亿级别， 而中国市场能够占其三分之一的体量。 而伴随着eVTOL(电动垂直起降飞行器， Electrical   Vertical  Takeoff and Landing)行业和未来空中出行的发展， 带来了 大量的飞行员需求。 根据麦肯锡的预测， 在2028年， 新兴的城市空中出行行业就需要60， 000个飞行员， 其数量会 占据所有商业飞行员的10%， 2028年后则会超过这个比例。 目前我国大部 分飞行员都集中在 121部的运输航空中， 运行91部和135部的公司规模都比较小， 飞行员的数量也 非常有限。 故 未来eVTOL对飞行员的爆发式需求和现在飞行员紧缺的现状是相互矛盾的， 无法满足故城 市空中交通行业的发展需求， 城市空中交通行业需要以更低的时间与经济成本培养大量 飞 行员。 [0004]现在的eVTOL主机厂大部分都计划让其eVTOL最终实现完全自主飞行， 但 是无论从 技术方面、 监管方面、 大众接受度方面来看， 该过程会是较为漫长的。 在未来的短期或者中 期内， 专业的飞行队伍就是保障eVTOL安全航行的一个必要条件。 eVTOL主要分为倾转旋翼、 复合翼、 倾转涵 道和多旋翼 这四个大类， 除多旋翼的构型以外， 其他三个大类都是把固定翼 和旋翼做了一定的融合， 而由于固定翼机和旋翼机的控制方式非常不同， 两者结合无异于 要求一位eVTOL飞行员同时掌握两种操纵方式， 而要求飞行员在紧急时刻自如的切换两种 操纵方式是非常不现实的。 [0005]在此背景下， 通用航空制造商协会 （GAMA） 提出了简化飞行操纵 （SVO， Simplified   Vehicle Operation） ， 其分为三个阶段， 逐步提高自动化水平来实现最终的完全自主飞行。 其第一阶段主要通过提高现有的自动化系统的可靠性来逐步的消除人工的备份， 从而减少 飞行员的培训量； 其第二阶段专门为不具备飞行经验的飞行员所设计， 通过一些新的界面 操作及操纵逻辑来让飞行员专注于导航， 而不是机动， 进一步减少训练市场； 第三阶段即已 经完全实现自主飞行， 也 就无需飞行员及培训。 [0006]在此， 我们专注于第二阶段， 这也是简化飞行操纵概念的精髓， 即为飞行员或操纵 员降低执行飞行相关任务复杂度并且同时能提升安全性的飞行系统、 界面、 操纵和训练方 式。 其中， 简化 飞行操纵的界面能够 使用导航合成视觉系统进 行实现和简化， 合成视觉系统 (SVS， Synthetic  Vision System)是计算机介导的现实用于eVTOL的系统， 该系统使用  3D  为飞行员提供清晰直观的了解 其飞行环境的方式。 [0007]由于eVTOL的运营场景和传统的民航及通航区别较大， 目前主要规划的运营场景说　明　书 1/5 页 3 CN 115393531 A 3