体实现。
[0028] 如图1所示，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： Sl :定制直升机的飞行计划。
[0029] 输入本次直升机执行的飞行计划的各种参数，包括直升机的机型具体参数，例如： 机长，机高，质量，发动机推力，前进比等；本次飞行的起始点和目标点的三维坐标；飞行周 围环境情况，例如：风速，风向等；飞行最优策略选取，例如：最短时间，最易操作等。
[0030] 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此次 飞行计划的目标点。
[0031] 该第一时间间隔可以根据直升机上系统的计算能力和系统的实时性要求进行配 置。在优选实施例中，该第一时间间隔可设置为30秒，即：每隔30秒根据直升机的当前位 置信息和目标点进行飞行路径规划，既保证了及时调整飞行路线，又不影响系统的性能。
[0032] 通过比较直升机当前的位置点和此次飞行计划的目标点来判定是否终止直升机 此次飞行计划的导航，若直升机当前的位置点就是此次飞行计划的目标点，则跳转至S6 ; 若直升机当前位置点不是此次飞行计划的目标点，则执行S3。
[0033] S3 :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。
[0034] 直升机的飞行路径规划算法，可以采用现有技术中已有的路径规划算法，如：贝塞 尔曲线算法。
[0035] 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。
[0036] -个第一时间间隔内的导航计算也是一个循环过程，为此设置第二时间间隔。在 导航计算中，下一第二时间间隔可以成为下一时刻。在本申请中，第二时间间隔可以优选为 5秒。如图3所示，在第一时间间隔优选为30秒、第二时间间隔优选为5秒时，在一个第一 时间间隔内30秒内将进行6次导航计算。在一次导航计算中导航计算的循环是通过直升 机当前位置和飞行路线中以下一时刻位置点相减，求出位置和航向的增量，目的是算出输 入向量的变化值，这也是就本发明的核心，小扰动方程的位姿反解。
[0037] 直升机当前位置信息指的是直升机当前三维的坐标信息（X，Y，Z)，直升机当前的 航向信息包括：对地坐标俯仰角Θ，对地坐标滚转角Φ，对地坐标偏航角Φ。
[0038] 所述导航计算具体包括以下步骤： S41 :根据不同直升机的参数，推出状态矩阵和控制矩阵。
[0039] 不同的型号的直升机，由于其质量、桨叶数、迎角等参数各不相同，其状态矩阵和 控制矩阵都有不同。在本申请中也可以直接代入已公开发布的标准矩阵。换言之，在执行 飞行计划的直升机机型和飞行计划确定时，状态矩阵和控制矩阵就不再变化。
[0040] S42 :定制直升机的运动路线。
[0041] 规划直升机飞行路径，同时针对飞行和训练的需要，定制指定的运动路线。
[0042] 假定直升机为一体轴系XOY平面对称的刚体，忽略弹性形变，忽略地球自转与公 转，忽略地面曲率等因素的影响。根据机械运动规律，其线运动方程为：
【主权项】
1. 一种实时仿真直升机飞行导航方法及系统方法，所述方法包括： 步骤一，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； 步骤二，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； 步骤三，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； 步骤四，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； 步骤五，获取直升机当前的位置信息及航向信息，跳转至步骤二； 步骤六，结束导航。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间间隔为30秒。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二时间间隔为5秒。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导航计算具体包含以下步骤： 541 :根据不同直升机的参数，推出状态矩阵和控制矩阵； 542 :定制直升机的运动路线； 543 :通过位姿反解计算直升机输入系统的位移向量； 544 :通过映射计算得到直升机输入系统的位移量。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直升机输入系统包括直升机的驾驶 杆、总矩杆和脚蹬。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，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。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，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。
9. 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,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的直升机 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。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一时间间隔为30秒，导航计算模 块3按照如权利要求4-8之一中所述方法进行导航计算。
【专利摘要】为了解决直升机按指定飞行路径飞行的导航问题，本申请提供一种实时仿真直升机飞行导航方法及系统，所述方法包括步骤：步骤一，定制直升机的飞行计划；步骤二，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；步骤三，进行路径规划；步骤四，进行导航计算；步骤五，获取直升机位置信息和航向信息；步骤六，导航结束。
【IPC分类】G01C25-00
【公开号】CN104833374
【申请号】CN201510211285
【发明人】逯焱, 熊俊杰, 刘承相
【申请人】东北师范大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月29日