一种基于双四元数的起落架空间定位方法技术

本申请属于起落架运动学分析领域，特别涉及一种基于双四元数的起落架空间定位方法。包括：步骤一、S101、通过四元数表示起落架收放运动；S102、确定起落架收放运动后的空间位置；步骤二、S201、通过四元数表示起落架转轮运动；S202、确定叠加起落架转轮运动后的空间位置。本申请的基于双四元数的起落架空间定位方法，使用了两个四元数来表示起落架的转动角度、主动轴、转轮角度、转轮轴，能够快速确定起落架任意一点的空间位置，更加简单、直观、高效。高效。高效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双四元数的起落架空间定位方法


[0001]本申请属于起落架运动学分析领域，特别涉及一种基于双四元数的起落架空间定位方法。

技术介绍

[0002]起落装置是现代飞机的重要组成部分，其功能是实现飞机的支撑、停放、起飞、着陆等操作。为了降低飞行阻力，飞行中一般将起落架收入机体或机翼内。为了实现起落架的收放，就要设计飞机的收放机构。
[0003]现代飞机设计起落架布置的难点是:不仅要收放起落架，而且还要在有限的空间中收纳起落架。为了解决这个问题，需要设计合理的起落架结构，通过转轴将起落架收到指定的位置。对于像机轮这样需要较大空间的构件，仅仅通过转轴还不能使之处于预定的位置，有时还需要附加一套转轮的机构，才能将其操纵到指定的位置。
[0004]一般空间转动问题，即3D空间中任意一个向量v沿单位向量u旋转角度θ之后的v'，可用如下公式表示：
[0005]v'＝cos(θ)v+(1
‑
cos(θ))(u
·
v)u+sin(θ)(u
×
v)
[0006]这个公式是很复杂的，且对于绕多个轴旋转同时旋转将变得更为复杂。这样的复杂机构，在设计阶段，设计人员往往需要利用CAD软件多次迭代才能解决此问题。对于特别复查的起落架布置，这种手工的方法往往会陷入困境。
[0007]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0008]本申请的目的是提供了一种基于双四元数的起落架空间定位方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0009]本申请的技术方案是：
[0010]一种基于双四元数的起落架空间定位方法，包括：
[0011]步骤一、
[0012]S101、通过四元数表示起落架收放运动：
[0013]根据起落架转动轴的坐标，确定起落架转动轴的方向向量，并将其单位化，得到转动轴向对应的单位向量
[0014]确定起落架收放运动转动的角度θ；
[0015]生成表示转动的四元数
[0016]S102、确定起落架收放运动后的空间位置r1：
[0017][0018]其中，r0为起落架初始空间位置；
[0019]步骤二、
[0020]S201、通过四元数表示起落架转轮运动：
[0021]根据起落架转轮运动机构模型，确定起落架转轮运动的轴线，并计算转轮轴对应的单位向量
[0022]确定起落架转轮运动转轮的角度γ；
[0023]根据起落架转轮运动与收放运动的协调关系，生成表示转轮的四元数
[0024]S202、确定叠加起落架转轮运动后的空间位置r2：
[0025][0026]其中，表示四元数乘法。
[0027]在本申请的至少一个实施例中，S101中，单位向量为：
[0028][0029]其中，u
a
，u
b
为转动轴上两点的位置向量。
[0030]在本申请的至少一个实施例中，S101中，所述起落架收放运动转动的角度θ为：θ∈[0,θ
max
]。
[0031]在本申请的至少一个实施例中，S101中，所述生成表示转动的四元数为：
[0032][0033]则：
[0034][0035]其中，u
x
，u
y
，u
z
为转动轴上点的位置向量。
[0036]在本申请的至少一个实施例中，S102中，在四元数与起落架初始空间位置进行乘法之前，将起落架初始空间位置的三维向量转变为四元数。
[0037]在本申请的至少一个实施例中，S201中，初始单位向量为：
[0038][0039]其中，u
o
，u
m
为转轮轴上两点的位置向量。
[0040]在本申请的至少一个实施例中，S201中，所述起落架转轮运动转轮的角度γ为：γ＝f(θ)。
[0041]在本申请的至少一个实施例中，S201中，所述生成表示转轮的四元数为：
[0042][0043]则：
[0044][0045]在本申请的至少一个实施例中，S202中，所述确定叠加起落架转轮运动后的空间位置r2包括：
[0046]将r1代入r2，则：
[0047][0048]令：
[0049][0050]则：
[0051][0052]专利技术至少存在以下有益技术效果：
[0053]本申请的基于双四元数的起落架空间定位方法，使用了两个四元数来表示起落架的转动角度、主动轴、转轮角度、转轮轴，能够快速确定起落架任意一点的空间位置，更加简单、直观、高效。
附图说明
[0054]图1是本申请一个实施方式的基于双四元数的起落架空间定位方法流程图。
具体实施方式
[0055]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
[0056]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0057]下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
[0058]本申请提供了一种基于双四元数的起落架空间定位方法，包括以下步骤：
[0059]步骤一、
[0060]S101、通过四元数表示起落架收放运动：
[0061]根据起落架转动轴的坐标，确定起落架转动轴的方向向量，并将其单位化，得到转
动轴向对应的单位向量
[0062]确定起落架收放运动转动的角度θ；
[0063]生成表示转动的四元数
[0064]S102、确定起落架收放运动后的空间位置r1：
[0065][0066]其中，r0为起落架初始空间位置；
[0067]步骤二、
[0068]S201、通过四元数表示起落架转轮运动：
[0069]根据起落架转轮运动机构模型，确定起落架转轮运动的轴线，并计算转轮轴对应的单位向量
[0070]确定起落架转轮运动转轮的角度γ；
[0071]根据起落架转轮运动与收放运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双四元数的起落架空间定位方法，其特征在于，包括：步骤一、S101、通过四元数表示起落架收放运动：根据起落架转动轴的坐标，确定起落架转动轴的方向向量，并将其单位化，得到转动轴向对应的单位向量确定起落架收放运动转动的角度θ；生成表示转动的四元数S102、确定起落架收放运动后的空间位置r1：其中，r0为起落架初始空间位置；步骤二、S201、通过四元数表示起落架转轮运动：根据起落架转轮运动机构模型，确定起落架转轮运动的轴线，并计算转轮轴对应的单位向量确定起落架转轮运动转轮的角度γ；根据起落架转轮运动与收放运动的协调关系，生成表示转轮的四元数S202、确定叠加起落架转轮运动后的空间位置r2：其中，表示四元数乘法。2.根据权利要求1所述的基于双四元数的起落架空间定位方法，其特征在于，S101中，单位向量为：其中，u
a
，u
b
为转动轴上两点的位置向量。3.根据权利要求2所述的基于双四元数的起落架空间定位方法，其特征在于，S101中，所述起落架收放运动转动的角度θ为：θ∈[0,θ
max
]。4.根据权利要求3所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金柱，洪海铭，王佳莹，卢学峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：