随着航空领域科学技术的革新,不管是在军事领域还是民用方面,无人直升机都起着越来越重要的作用。虽然无人直升机得到了广泛的应用,然而,无人直升机需要面对全天候、错综复杂的气候环境,这也使得飞行事故频出。如何提高无人机操作员的态势感知与理解能力,确保操作的时效性和正确性,保证飞行安全已经成为当前热议的重要课题。本文首先介绍了当前无人直升机在执行任务过程中所面对的退化视觉环境问题,接着分析了退化视觉环境三维复杂场景感知及其可视化所涉及的关键技术,通过增强合成视景技术实现了多源异构探测器感知与成像过程,研究了虚拟军事要素与三维场景的动态融合显示处理方法,接着提出了增强合成视景的多通道、多视角、多模式显示处理方法,最后构建了动态三维增强合成视景及可视化综合演示系统。本文主要完成了以下的几个方面的工作:1、深入分析了退化视觉环境三维场景感知及其可视化技术的关键技术,提出了技术线路,并对三维场景数据库建模技术和虚拟仪表建模技术进行了介绍。2、对退化视觉环境三维复杂场景感知做了相关分析和研究。通过退化视觉环境建模技术,实现了雨、雪、雾、沙尘暴、积雪、昼夜等环境模拟;结合国内外的研究成果,利用增强合成视景技术实现了多源异构传感器感知与成像仿真,包括前视红外、激光雷达和毫米波雷达。3、研究了场景感知及其可视化技术。利用多源异构传感器融合感知技术实现了多源异构传感器融合感知处理,展示了融合感知效果;设计了主飞行显示器PFD、平视显示器HUD、三维着陆地标、安全飞行通道等虚拟军事要素,并与三维场景动态关联,实时显示。设计并实现了包围盒、线框显示、着色处理和数值标示四种障碍物凸显方式,对障碍物进行检测与识别再显示。利用地形提示与告警技术实现了三种不同的危险地形告警提示显示。4、设计与实现了动态三维增强合成视景及可视化综合演示系统。介绍了多通道、多视场、多模式显示处理技术,软件设计方案和整体实现。针对每个功能模块进行了详细的说明,包括模块功能、界面布局和运行效果,全方位展现了在退化视觉环境下对三维复杂场景的感知,极大程度提升了无人机操作员的态势感知能力,同时能有效地保证安全飞行。