[发明专利]一种实时仿真直升机飞行导航方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行导航方法及系统，尤其是一种实时仿真直升机飞行导航方法及系统。

背景技术

直升机有其独特的飞行特征，它能够垂直起落不需要机场跑道，能够空中悬停便于观察和救护，能够任意方向飞行，完成包括侧飞、后飞、倒飞甚至空中停机时的自旋着陆等固定翼飞机无法完成的动作。因而，直升机比固定翼飞机具有更加复杂的气动特性，即便是有经验的飞行员，也很难做到得心应手的控制直升机空中姿态的变化，对于多数驾驶员，尤其是新手或准备学习直升机驾驶的人员，一套实时仿真直升机飞行导航系统有着及其重要的模拟飞行意义。

目前，直升机模拟器的主要构成是在六自由度平台上加装模拟座舱来实现。输入系统由总矩杆、驾驶杆、脚蹬等组成；输出系统由显示器、扬声器等组成。核心算法采用小扰动方程

 

其实质是通过已知的状态向量和控制向量，求解下一刻的状态向量，以完成飞行状态的实时变化。

但是，目前的方法只能根据输入的控制向量，计算飞行状态，难以实现按指定飞行路径的飞行导航，更无法实现特殊飞行姿态如侧飞、后飞、倒飞和空中停机时的自旋着陆等的导航。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种一种实时仿真直升机飞行导航方法及系统，其能避免特殊飞行姿态，：如侧飞、后飞、倒飞和空中停机时的自旋着陆的导航问题，使得直升机能按照指定飞行路径进行飞行导航。

本申请公开了一种实时仿真直升机飞行导航方法，其包括以下步骤：

S1：定制飞行计划，设定包括直升机的机型参数、本次飞行的起始点和目标点的信息，飞行环境参数，最优策略选取方式信息；

S2：设定第一时间间隔，每隔一段第一时间间隔，就触发判定直升机是否到达所述飞行计划的目标点，若是则跳至步骤六，若否则跳转至步骤三；

S3：进行路径规划，根据直升机当前的位置信息和目标点信息，采用路径规划方法，计算出飞行线路；

S4：设定第二时间间隔，根据直升机的当前时刻飞行计划所应处在的位置信息、航向信息以及第二时间间隔后直升机的位置信息进行导航计算；

S5：获取直升机当前的位置信息及航向信息，跳转至步骤二；

S6：结束导航。

优选地，所述第一时间间隔为30秒。

优选地，所述第二时间间隔为5秒。

优选地，所述导航计算包括使用小扰动线性化全面运动方程通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量。

优选地，所述导航计算具体包含以下步骤：

S41：根据不同直升机的参数，推出状态矩阵和控制矩阵；

S42：定制直升机的运动路线；

S43：通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量；

S44：通过映射计算得到直升机输入系统的位移量。

优选地，直升机输入系统包括直升机的驾驶杆、总矩杆和脚蹬。

优选地，所述通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量包括：通过得到控制向量。

优选地，所述通过映射计算得到直升机输入系统的位移量包括：根据计算得到根据导航当前直升机输入系统应该处于的位置信息以及当前直升机输入系统实际处于的位置信息，得到当前直升机输入系统的位移变化量。

同时，本申请公开了一种实时仿真直升机飞行导航系统，包括：

飞行计划输入模块1，其用于定制直升机的飞行计划；

路径规划模块2，设定第一时间间隔，用于每隔一段时间间隔，判定是否到达直升机此次飞行计划的目标点，若未到达目标点，则根据直升机当前的位置点和此次飞行计划的目标点进行飞行路径规划；

导航计算模块3，设定第二时间间隔，根据直升机的当前位置信息、航向信息以及第二时间间隔后直升机的位置信息进行导航计算，并获取直升机当前的位置信息及航向信息。

优选地，所述第一时间间隔为30秒。

优选地，所述第二时间间隔为5秒。

优选地，所述导航计算包括使用小扰动线性化全面运动方程通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量。

优选地，所述导航计算具体包含以下步骤：

S41：根据不同直升机的参数，推出状态矩阵和控制矩阵；

S42：定制直升机的运动路线；

S43：通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量；

S44：通过映射计算得到直升机输入系统的位移量。

优选地，直升机输入系统包括直升机的驾驶杆、总矩杆和脚蹬。