本发明专利技术公开了一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法及助降系统，具体如下，S1:获取当前环境下建模仿真参数；S2:确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标；S3:确定菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的滚转角度以及俯仰角度，并对菲涅尔透镜瞄准灯进行调整；S4:确定初始下滑道、理想下滑道；S5:沿理想下滑道降落时，根据菲涅尔透镜灯的工作范围，纠正舰载机当前姿态，确保沿理想下滑道进行降落；S6:判断舰载机是否沿理想下滑道降落;S7:若所述舰载机沿理想下滑道降落，则持续执行，直至着舰；S8:若所述舰载机未沿理想下滑道降落，则返回S1。本发明专利技术的方法可准确、快速地辅助飞行员判断着舰时的横纵向偏差，进行正常着舰。进行正常着舰。进行正常着舰。
【技术实现步骤摘要】
一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法及助降系统
[0001]本专利技术属于航空控制
，具体涉及一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，还涉及一种菲涅尔透镜灯光学助降系统。
技术介绍
[0002]现有航母的雷达助降系统具有与生俱来的缺点——易受电子干扰。因此需要与电视助降装置、激光助降装置系统等辅助装置配合使用，取长补短，但是诸多辅助装置使得助降系统结构更加复杂，控制过程更加繁琐，低效。
[0003]目前，该领域提出了采用菲涅尔透镜灯光学助降系统进行舰载机助降，菲涅尔透镜灯光学助降系统由助降系统、飞行员和飞控系统构成，其功能是助降系统在甲板运动的情况下提供一条稳定的下滑基准波束，飞行员在该基准光波束的引导下，通过飞控系统来完成着舰任务。在海浪、海涌的作用下，航母产生随机的俯仰运动、滚转运动和沉浮运动。在航母甲板运动下，下滑基准光波束也会随着航母的运动产生波动，从而使对助降操作产生阻碍。因此必须以某种形式稳定下滑光波束，以尽可能消除甲板运动影响。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，该方法可准确、快速地辅助飞行员判断着舰时的横纵向偏差，进行正常着舰。
[0005]本专利技术的目的还在于提供一种菲涅尔透镜灯光学助降系统。
[0006]本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，具体操作步骤如下：S1. 获取当前环境下建模仿真参数；S2. 根据建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标；S3. 根据建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的滚转角度以及俯仰角度，并对菲涅尔透镜瞄准灯进行调整；S4. 根据舰载机当前位置及建模仿真参数，确定初始下滑道、理想下滑道；S5. 沿理想下滑道降落时，根据菲涅尔透镜灯的工作范围，纠正舰载机当前姿态，确保沿理想下滑道进行降落；S6. 判断舰载机是否沿理想下滑道降落；S7. 若舰载机沿理想下滑道降落，则持续执行，直至着舰；S8. 若舰载机未沿理想下滑道降落，则返回S1。
[0007]建模仿真参数包括：机长；舰的沉浮，向下为正；透镜瞄准灯组的高度；理想光束下滑角；
菲涅尔透镜灯在甲板系下的位置坐标；菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度，未加线稳定控制时，虚像点滚转变化角度为0；灯组下层与上层距基准光波束的角度范围；飞机眼位位置坐标；飞机尾钩位置坐标；飞机着舰时的俯仰角；斜甲板初始偏航角；眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角；理想着舰点位置坐标；飞机着舰时的俯仰角与眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角之和。
[0008]步骤S2包括：S21.根据灯组的高度、理想光束下滑角、菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度以及灯组下层与上层距基准光波束的角度范围，确定菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差；S22.根据菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差、理想光束下滑角、菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度以及灯组下层与上层距基准光波束的角度范围，确定菲涅尔透镜灯距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点在甲板系下的水平距离；S23.根据菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差、菲涅尔透镜灯距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点在甲板系下的水平距离以及菲涅尔透镜灯在甲板系下的位置坐标，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标。
[0009]步骤S3包括：S31. 根据建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的初始欧拉角、斜甲板变化欧拉角；S32. 根据菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的初始欧拉角、斜甲板变化欧拉角，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角；S33. 根据线稳定控制理论，确定菲涅尔透镜灯的当前高度变化，菲涅尔透镜灯的当前高度变化等于舰的沉浮；S34. 根据建模仿真参数、菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角，确定菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的滚转角度以及菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的俯仰角度，对菲涅尔透镜瞄准灯的角度进行调整。
[0010]步骤S31包括：S311. 根据飞机着舰时的俯仰角，眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角，确定钩眼距；S312. 根据机长、理想光束下滑角、虚像点到甲板的高度、飞机着舰时的俯仰角与眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角之和以及钩眼距、虚像点到理想着舰点的水平距离、虚像点到甲板中线的垂向距离，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点初始滚转角；S313.根据理想光束下滑角、斜甲板初始偏航角以及菲涅尔透镜瞄准灯虚像点初始滚转角，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的初始欧拉角；
S314.选取甲板中线上两点，分别为舰尾在航母系下坐标和理想着舰点在航母系下坐标，确定斜甲板俯仰角的变化；S315.选取瞄准灯在航母系下坐标和瞄准灯在跑道中线映射点在航母系下的坐标进行相关转化，确定斜甲板滚转角的变化；S316.根据斜甲板俯仰角的变化、斜甲板滚转角的变化，确定斜甲板变化欧拉角。
[0011]S34包括：S341. 根据建模仿真参数及菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角，计算菲涅尔透镜瞄准灯虚像点滚转变化角度、菲涅尔透镜瞄准灯虚像点俯仰变化角度；S342. 根据菲涅尔透镜瞄准灯虚像点滚转变化角度、菲涅尔透镜瞄准灯虚像点俯仰变化角度以及菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角，确定菲涅尔透镜瞄准灯的实际对地的滚转角度以及菲涅尔透镜瞄准灯的实际对地的俯仰角度；S343. 根据菲涅尔透镜瞄准灯的实际对地的滚转角度、菲涅尔透镜瞄准灯的实际对地的俯仰角度，并对菲涅尔透镜瞄准灯进行调整。
[0012]步骤S4包括：S41.根据菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标、菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度、菲涅尔透镜瞄准灯的实际对地的俯仰角度、飞机眼位位置坐标、菲涅尔透镜瞄准灯当前的高度，确定舰载机当前位置坐标；S42.连接菲涅尔透镜瞄准灯虚像点、舰载机当前位置，形成初始下滑道；S43.根据初始下滑道、理想光束下滑角，形成理想下滑道。
[0013]步骤S4后包括：调整舰载机从初始下滑道逐步调整至理想下滑道。
[0014]菲涅尔透镜灯的工作范围包括纵向范围和侧向范围：纵向范围为菲涅尔透镜灯瞄准灯组中每个灯的所发出光束距理想光波束的纵向范围；侧向范围通过舰载机眼位到透镜甲板系下的x轴向距离及菲涅尔瞄准灯的水平视角确定。
[0015]本专利技术采用的第二种技术方案是，一种菲涅尔透镜灯光学助降系统包括：建模仿真参数获取模块，用于执行步骤S1，菲涅尔瞄准灯虚像点坐标获取模块，用于执行步骤S2,菲涅尔灯虚像点欧拉角计算模块，用于执行步骤S3，菲涅尔灯稳定控制模块，用于执行步骤S3，下滑道计算模块，用于执行步骤S4，舰载机降落及纠正模块，用于执行步骤S5，舰载机位置判断模块，用于执行步骤S6。
[0016]本专利技术的有益效果是，一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，保证下滑光波束既不受航母俯仰和滚转的影响，使之在惯性空间相对稳定，从而极大地减小飞机的机动，也减轻驾驶员的操纵负担。
[0017]本专利技术利用菲涅尔透镜灯的线稳定控制方法，将舰的纵摇和横摇姿态转化为菲涅尔透镜灯对地俯仰与滚转角度，利用旋转菲涅尔透镜灯的角度来抑制由于舰体运动导致引
导光波束的变化；在菲涅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.获取当前环境下建模仿真参数；S2. 根据所述建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标；S3. 根据所述建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的滚转角度以及俯仰角度，并对所述菲涅尔透镜瞄准灯进行调整；S4. 根据舰载机当前位置及建模仿真参数，确定初始下滑道、理想下滑道；S5. 沿所述理想下滑道降落时，根据菲涅尔透镜灯的工作范围，纠正舰载机当前姿态，确保沿理想下滑道进行降落；S6. 判断所述舰载机是否沿理想下滑道降落；S7. 若所述舰载机沿理想下滑道降落，则持续执行，直至着舰；S8. 若所述舰载机未沿理想下滑道降落，则返回S1。2.根据权利要求1所述的一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，其特征在于，所述建模仿真参数包括：机长；舰的沉浮，向下为正；透镜瞄准灯组的高度；理想光束下滑角；菲涅尔透镜灯在甲板系下的位置坐标；菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度，未加线稳定控制时，虚像点滚转变化角度为0；灯组下层与上层距基准光波束的角度范围；飞机眼位位置坐标；飞机尾钩位置坐标；飞机着舰时的俯仰角；斜甲板初始偏航角；眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角；理想着舰点位置坐标；飞机着舰时的俯仰角与眼位和尾钩连线与机体x轴的夹角之和。3.根据权利要求2所述的一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21.根据所述灯组的高度、所述理想光束下滑角、所述菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度以及所述灯组下层与上层距基准光波束的角度范围，确定菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差；S22.根据所述菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差、所述理想光束下滑角、所述菲涅尔透镜灯虚像点滚转变化角度以及所述灯组下层与上层距基准光波束的角度范围，确定菲涅尔透镜灯距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点在甲板系下的水平距离；S23.根据所述菲涅尔透镜灯底端距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的高度差、所述菲涅尔透镜灯距菲涅尔透镜瞄准灯虚像点在甲板系下的水平距离以及所述菲涅尔透镜灯在甲板系下的位置坐标，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的坐标。4.根据权利要求3所述的一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，其特征在于，所述
步骤S3包括：S31. 根据所述建模仿真参数，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的初始欧拉角、斜甲板变化欧拉角；S32. 根据所述菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的初始欧拉角、所述斜甲板变化欧拉角，确定菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角；S33. 根据线稳定控制理论，确定菲涅尔透镜灯的当前高度变化，所述菲涅尔透镜灯的当前高度变化等于舰的沉浮；S34. 根据所述建模仿真参数、所述菲涅尔透镜瞄准灯虚像点的欧拉角，确定菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的滚转角度以及菲涅尔透镜瞄准灯当前对地的俯仰角度，对所述菲涅尔透镜瞄准灯的角度进行调整。5.根据权利要求4所述的一种菲涅尔透镜灯光学助降建模仿真方法，其特征在于，所述步骤S31包括：S311. 根据所述飞机着舰时的俯仰角，眼位和尾钩连线与机体x轴的夹...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭蕊，王瑜，韩源，何宇，
申请(专利权)人：西安羚控电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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