[发明专利]一种飞机地面视野范围的计算方法

摘要

一种飞机地面视野范围的计算方法，通过提取有可能对飞行员视线产生遮挡的全部结构和设备特征点构成遮挡要素集，而后通过转换矩阵对遮挡要素集和眼点进行地面坐标转换后筛选得实际遮挡要素集，在计算从眼点到实际遮挡要素集中每一遮挡要素点连线的延长线与地面交点，进而得出特定飞机执行任务时特有姿态和位置下飞行员真实可见的地面视野范围，有效解决过去只依靠通用规范设计的飞机座舱不一定满足特定飞机使用要求的问题；同时设计人员可根据本方法的计算结果，在飞机设计初期即可判断座舱视野环境和执行任务时飞机轨迹姿态规划能否满足任务对地观察需求，以对座舱视野的遮挡要素和飞机任务轨迹姿态规划优化改进提供可信的数据支持。

主权项

一种飞机地面视野范围的计算方法，其特征在于，假设①地面坐标系用下标“g”表示地面坐标系原点O固定在地面某点上，Oyg轴铅垂向上，为高度方向，Oxg和Ozg轴在水平面内与Oyg轴构成右手直角坐标系；②机体坐标系用下标“b”表示机体坐标系原点O在飞机重心上，纵轴Oxb指向机尾方向；竖轴Oyb在飞机对称面内指向机体上方，横轴Ozb垂直于飞机对称面指向右方；③飞机姿态飞机纵轴Oxb与地面之间的夹角为飞机俯仰角θ，机头上仰为正；飞机纵轴Oxb在水平面上投影与Oxg之间夹角为偏航角ψ，机头左偏为正；飞机对称面OxbOyb与通过飞机纵轴Oxb的铅垂面之间的夹角为滚转角γ，飞机右倾斜时为正；④飞机位置飞机重心在地面坐标系中位置为P，P点坐标为(Px，Py，Pz)；⑤眼点位置飞行员眼点为两瞳孔中心点连线的中点，位置为E，E点坐标为(Ex，Ey，Ez)；具体步骤如下：1)提取对飞行员视线有遮挡的遮挡要素集A提取有可能对飞行员视线产生遮挡的全部结构和设备特征点，特征点的坐标集合即要提取的座舱遮挡要素集A，遮挡要素集A中包含遮挡要素数量定义为n，在机体坐标系下遮挡要素集为Ab，第i个遮挡要素点坐标为(Ax(i)b，Ay(i)b，Az(i)b)；在地面坐标系下遮挡要素集为Ag，要素集中第i个要素点坐标为(Ax(i)g,Ay(i)g,Az(i)g)；2)将坐标数据转换至飞行员眼点E的矢量输入飞机执行任务时的俯仰角θ、滚转角γ、偏航角ψ、重心P在地面坐标系中的坐标数据，及重心点P至飞行员眼点E的矢量3)坐标转换使用地面坐标与机体坐标系转换矩阵M将在机体坐标系下的遮挡要素集Ab和眼点Eb转换至地面坐标系下的Ag和Eg：4)遮挡要素筛选根据能见度限制，对遮挡要素集A进行筛选，得对地面有真实遮挡作用的实际遮挡要素集B，实际遮挡要素集B中第i个遮挡要素点坐标为(Bx(i),By(i),Bz(i))；5)计算交点计算从眼点E到实际遮挡要素集B中每一遮挡要素点连线的延长线与地面的交点，以判断遮挡要素产生的遮挡区域是否影响飞机任务的完成，若妨碍任务完成，则调整飞机遮挡要素集A和/或飞机执行任务时的姿态和位置，直至满足使用要求，所有遮挡要素与地面产生的交点集合即为飞机地面视野范围，最终输出飞机地面视野范围。