[发明专利]一种北斗导航定位功能与增强现实技术相结合规划跳伞训练路径的方法

说明书

本发明涉及一种北斗导航定位功能与增强现实技术相结合规划跳伞训练路径的方法，基于北斗导航系统，集成运动传感模块和北斗定位模块的增强现实技术降落伞路径规划视觉辅助系统可以满足上述要求。系统首先通过北斗导航系统获取位置信息数据，再将数据传递给GIS数据处理系统进行数字化处理，最后通过增强现实技术把处理后的虚拟空间信息数据与真实景象叠加显示在跳伞员视野中，为跳伞员提供实时目标落点的位置和环境参数，有效保障了跳伞员的人身安全。将北斗导航系统与增强现实技术相结合的视觉辅助系统开发前景十分广泛，可以在此基础上研发更多的创新拓展功能应用到更多领域去。

技术领域

本发明属于北斗导航领域，特别涉及一种北斗导航定位功能与增强现实技术相结合规划跳伞训练路径的方法。

背景技术

近年来，跳伞广泛应用于军事方面，并在灾区救援、军事训练中发挥作用。跳伞具有运动复杂性高、危险性高、强度大、节奏快、联络难度大等特点，对跳伞员身体素质需求高，且受气候条件影响较大。在跳伞员离机后，气候因素会增加跳伞员判断落点方位的难度，导致偏离目标落点，而在夜间跳伞也会由于光线暗、视野小，跳伞难度骤升，如何降低气候、夜晚等环境因素对判断落点方位的影响对于提高跳伞质量，保障跳伞员的人身安全至关重要。

目前定点跳伞中，跳伞员主要通过所处环境的风向、风速并结合自己的经验主观判断目标落点的位置，因此跳伞员需要接受长期专业的训练才能进行定点跳伞。然而在无明显地面标识、无指挥引导的条件下，多变的环境会使跳伞员无法正确判断落点方位。因此，设计能够及时提供空间位置信息、周边地理环境，并规划出引导跳伞员准确降落路线的辅助系统是极为必要的。

发明内容

本发明所设计的系统是可以及时为跳伞员提供实时位置信息与目标落点方位的辅助系统。它利用来自北斗定位系统的高精度、高可靠性的位置数据，提取来自GIS系统的对应位置的空间地理信息，通过增强现实技术将提取到的信息与跳伞员视野内的场景进行匹配叠加，将目标落点的方位与相关数据显示在跳伞员视野中，为跳伞员提供可视化视觉辅助，从而有效提升跳伞的准确性、安全性，在为跳伞提供辅助功能的同时也表明增强现实技术与北斗导航系统数据的可视化结合具有广阔的前景。

为解决上述技术问题，本发明提供一种北斗导航定位功能与增强现实技术相结合规划跳伞训练路径的方法，按照功能主要分为北斗导航定位系统、GIS空间地理数据处理系统和增强显示系统三个部分。具体分为以下步骤：

步骤1：北斗导航定位系统获取跳伞员的实时位置；

首先对跳伞员进行定位，通过北斗卫星接收机接收北斗卫星信号，并对接收到的信息进行处理，从中提取出所需要的位置信息，并发送至处理系统对数据处理整合。

北斗卫星接收机主要包括以下几个部分：天线、射频模块、基带模块、数字处理模块、定位模块。其中，天线模块负责接收北斗卫星信号，并将信号进行低噪放处理与变频处理，降低信号的载波频率。基带模块负责从复杂信号中提取出北斗卫星信号、持续输出北斗卫星信号、解调出基带信号并翻译基带信号。经过译码的北斗卫星信号将发送到数据处理模块，经过整理后被送往定位解算模块以求出卫星在地心地固坐标系中的坐标。

得到卫星的坐标后我们可以通过最小二乘迭代法、卡尔曼滤波法、扩展卡尔曼滤波法与无迹卡尔曼滤波法等解算算法解算出位置信息、速度信息、时间信息。

卡尔曼滤波法是使用状态方程和量测方程来实现的，在此简要介绍卡尔曼滤波法的解算流程：

首先，我们假设系统状态方程和量测方程如下所示：