模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法与流程

本发明涉及飞行模拟器显示，尤其涉及一种模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法。

背景技术：

1、飞行模拟器的视景是飞行员在驾驶的模拟器中查看外部空中及地面的景象，飞机姿态是指飞机刚体各轴相对当地地面和方位的角度。

2、通常，飞行员通过观察视景获知飞机姿态。在视景中尤以天地线，即在空中看到的远处天空与大地的交界线，为最明显特征，天地线的高低位置以及倾斜角度，可作为飞机的俯仰和滚转姿态参照；飞行员熟知的地形地貌和特殊标识，以及日月星辰，可作为飞机方位航向的姿态参照。除目视飞行以外，飞行员还能通过地平仪、罗盘等仪表或航电显示器画面获知飞行姿态。然而，在黑夜、复杂气象以及飞行员视野远离天地线时，参照仪表飞行就是必然选择，此时针对初学者，如何在复杂环境下感知飞机姿态，快速实现空间定位成为当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、针对现有技术的缺陷和不足，本发明实施例提供一种模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法、计算设备和飞机模拟器。

3、(二)技术方案

4、第一方面，本发明实施例提供一种模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法，其包括：

5、s10、获取当前飞机的飞行参数；

6、s20、根据所述飞行参数，在预先处理的地平经纬线的动态显示模型中进行逆向推算，获取用于显示飞行姿态的地平经纬网所需的空间方向；

7、s30、将包含了空间方向信息的地平经纬网在视景区域进行显示，以指示当前飞机的飞行姿态；

8、其中，所述预先处理的地平经纬线的动态显示模型包括：基于机体坐标系和大地坐标系、预先构建新的原点随机体平移、方向与大地固联的空间方向坐标系，将新的空间方向坐标系的角刻度表达为具有地平子午面和地平纬度锥的动态显示模型。

9、可选地，所述s10之前，所述方法还包括：

10、基于机体坐标系和大地坐标系、预先构建新的空间方向坐标系，获取具有地平子午面和地平纬度锥的动态显示模型；

11、具体地，基于机体坐标系和大地坐标系，建立原点随飞机平移、方向与大地固联的空间方向坐标系；空间方向坐标系为三个正交坐标轴的坐标系，且原点在飞机质心上，第一轴始终经过地球中心，第二轴始终指向地球正北；

12、基于空间方向坐标系，构建动态的地平赤道面、地平子午面和地平纬度锥的面模型，所述面模型与视景平面的交线构成动态地平经纬线，并叠加显示于视景上；

13、所述机体坐标系是对飞机刚体机体纵轴、机体横轴、机体立轴和机体水平面、机体对称面的描述，是驾驶者从飞机上观察外景的基准；

14、所述大地坐标系是对大地基准和飞机实时地理信息的描述，包含地球中心、地球北极点、大地经度、大地纬度、海拔高度；

15、所述地平赤道面为过视点且以重力线为法线的平面，用以指示视点处的地平面方向，在飞机保持水平飞行时与飞机的机体水平面重合；所述地平面为以重力线为法线，且与地球表面相切的平面；所述地平子午面为过重力线的平面族，其必与所述地平赤道面和地平面垂直，重力线为所有地平子午面的惟一交线；

16、所述地平纬度锥为以视点作为顶点，以重力线为旋转轴的圆锥面；

17、所述重力线为视点与地心的连线，指示视点处的重力方向，以指向地心为负向，其反向为正向；

18、所述视点为驾驶者在正常驾驶位双眼连线的中点，与所述飞机质心处于指定修正值的误差范围内。

19、可选地，所述模型中，过地球北极点的地平子午面为0°地平子午面，其他地平子午面与0°地平子午面按顺时针旋转的夹角为地平经度，范围0～360°；

20、地平纬度锥的母线与地平赤道面的夹角为地平纬度，范围±90°；地平赤道面是顶角为180°的特殊纬度锥，其纬度为0°；地平纬度锥在地平赤道面远离地心一侧的纬度为正，在另一侧的纬度为负。

21、可选地，所述飞行参数包括：实时的俯仰角、偏航角、滚转角、大地经纬度和海拔高度数据；

22、所述s20包括：

23、根据实时的俯仰角、偏航角和滚转角以及大地经纬度和海拔高度数据，逆向推算地平赤道面相对飞机纵轴的第一夹角、0°地平子午面相对飞机纵轴的第二夹角、地平赤道面相对飞机横轴的第三夹角；

24、将第一夹角作为用于在视景中显示经纬网的中心纬度；

25、将第二夹角作为用于在视景中显示经纬网的中心经度；

26、将第三夹角作为用于在视景中显示经纬网相对机体对称面的倾斜角度；

27、且地平子午面与视景平面的交线作为地平经线；地平纬度锥面与视景平面的交线作为地平纬线；所述地平经线和所述地平纬线为多条；

28、所述地平经纬网所需的空间方向包括：中心地平纬度、中心地平经度、倾斜角度和多条地平经线、多条地平纬线。

29、可选地，所述s30包括：

30、将所述包含空间方向的地平经纬网与视景叠加显示，形成延伸和扩展视景天地线的抽象飞机姿态信息；

31、其中，将中心地平纬度、中心地平经度、倾斜角度和多条地平经线、多条地平纬线投影到模拟器视景显示器上，或投影到真实飞机的前方视野中，形成平面形式的经纬网格影像；

32、所述视景平面上叠加显示的与天地线平行且间隔均匀的线段族为地平纬线，纬线的间隔表示俯仰角度，纬线族跟随天地线上下移动代表飞机俯仰姿态变化；当纬线向下移动时，表示飞机正上仰；

33、所述视景平面上叠加显示的与天地线垂直且间隔均匀的线段族为地平经线；经线的间隔表示航向角度，经线族左右移动代表飞机航向姿态变化；当经线向左移动时，表示飞机向右偏转；

34、地平经纬网格的左右倾斜代表飞机滚转角度即坡度；当经纬网顺时针旋转时，表示飞机左坡度滚转。

35、可选地，所述s30还包括：

36、所述视景平面上叠加显示的地平经线包括：在10°整数倍处的经线，其中0°经线为粗线，以指定颜色显示；当飞机水平飞行时，经线为一组平行竖线；当飞机向上或向下垂直飞行时，经线为36条以一点为中心的放射线；

37、所述视景平面上叠加显示的纬线包括：在10°整数倍处的纬线，其中0°纬线为粗线，以指定颜色显示；当飞机水平飞行时，纬线为一组大致平行的横线；当飞机向上或向下垂直飞行时，纬线为一组同心圆。

38、可选地，所述s10包括：

39、接收驾驶者在操作飞机时触发的用于叠加显示地平经纬网的指令，则获取当前飞机的飞行参数；

40、所述飞机包括实际飞行中的真实飞机或模拟飞行中的虚拟飞机；

41、相应地，所述方法还包括：

42、接收驾驶者操作飞机时触发的用于关闭地平经纬网的指令，则停止获取当前飞机的飞行参数并关闭视景区域显示的地平经纬网。

43、可选地，所述s10还包括：判断当前获取飞机的飞行参数是否为正常飞行的飞行参数，若是，则执行s20，否则，获取预先处理的动态显示经纬线的模型的默认显示的空间方向，将默认显示的空间方向在视景区域叠加显示，且提示错误飞行参数信息。

44、第二方面，本发明实施例还提供一种计算设备，其包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序执行上述第一方面任一所述的模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法的步骤。

45、第三方面，本发明实施例还提供一种飞行模拟器，包括上述第二方面所述的计算设备，该计算设备和所述飞行模拟器中的飞行参数仪表具有电气与数据连接。

46、(三)有益效果

47、通过本发明实施例的方法，可以实现在视景平面增加经纬网方式的空间方向信息，以较好地识别和确认当前飞机的姿态，帮助无模拟飞行或真实飞行经验者快速学习初级模拟飞行，或作为视景天地线的扩展，以抽象模拟飞行方式进行能力考核；另一方面也可看作抽象的综合地平仪与罗盘，作为飞机姿态显示仪表的扩充，帮助飞行员在复杂飞行环境下辅助感知飞机姿态，保持、快速建立或恢复空间定向。

48、针对不熟悉飞行和飞机仪表的新飞行员或需要以模拟飞行方式进行能力测评者，在初始驾驶飞行模拟器的时候，只能完全依赖目视天地线飞行，但天地线会在大俯仰角或低能见度下消失，同时天地线也不能指示航向。基于本发明的模拟飞行姿态显示的地平经纬网方法，能通过经纬网最直观地指示飞行姿态，以扩充视景天地线和地标信息，并扩充发展飞行姿态显示仪表。