一种飞机姿态角边界突变修正方法技术

本发明专利技术属于飞机飞行数据可视化技术领域，特别涉及一种飞机姿态角边界突变修正方法，具体步骤如下：第一步，数据准备；第二步，修正滚转角360度突变；第三步，修正航向角360度突变；第四步，判断滚转角是否存在180度突变；第五步，修正滚转角相位；第六步，修正滚转角180度突变；第七步，修正航向角180度突变。本发明专利技术提供了一种识别飞行数据中飞机姿态角中存在的边界突变并加以修正的方法，避免了在飞行视景仿真演示过程中飞机姿态跳变的情况。仿真演示过程中飞机姿态跳变的情况。仿真演示过程中飞机姿态跳变的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机姿态角边界突变修正方法


[0001]本专利技术属于飞机飞行数据可视化
，特别涉及一种飞机姿态角边界突变修正方法。

技术介绍

[0002]飞机是一种构造复杂且高度精密的航空运输工具，飞行安全历来是航空从业者乃至全社会关心的重点领域。人们为飞机安装了大量的传感器用于控制飞行过程以及监控飞行状态。每次飞行后，对那些传感器所采集的参数进行分析是详细了解飞行过程及飞机各系统工作状态的一种必要且有效的手段。飞行数据可视化技术正是这样的技术，它把多维的飞行数据与计算机图形技术相结合，以三维视景仿真演示、仪表重现、航迹推演、二维时间历程曲线、二维表格等多种形式可视化再现飞行过程。飞行数据可视化使飞行过程分析变得直观且高效，现广泛应用于民航领域。
[0003]现有技术的技术方案是：实现飞行过程三维视景仿真演示的基本过程是：首先进行飞行数据预处理，即提取飞行数据中与三维视景仿真演示密切相关的参数，主要包括飞机位置参数和姿态参数；建立飞机三维几何模型；搭建或选用三维视景仿真平台；用预处理数据驱动三维视景仿真平台里的飞机模型，实现飞行过程的三维视景仿真。
[0004]现有技术存在的缺点：对于真实飞行数据，飞机位置参数和姿态参数属于缓变参数，它们的采样率通常不会太高，为获得流畅的仿真演示，通常需将原始数据进行插值处理。根据飞机姿态角的定义，滚转角取值范围为φ∈[
‑
180,180]，俯仰角取值范围为θ∈[
‑
90,90]，航向角取值范围为ψ∈[
‑
180,180]，在飞行过程中将不可避免地出现姿态角边界突变的情况(如向右盘旋突破航向角右边界180度时，航向角将由180度突变至
‑
180度；向右横滚突破滚转角右边界180度时，滚转角将由180度突变至
‑
180度)，由此会导致插值后姿态出错，在视景上表现为个别帧出现飞机“乱舞”的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述
技术介绍
的缺点，提供一种飞机姿态角边界突变修正方法，避免在飞行数据可视化过程中出现飞机姿态跳变。
[0006]为了实现上述技术效果，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种飞机姿态角边界突变修正方法，用φ
i
、θ
i
、ψ
i
分别表示第i时刻滚转角、俯仰角、航向角，i取值范围为1到N，N是总时刻数，角度单位均为度，具体步骤如下：
[0008]第一步，数据准备；
[0009]第二步，修正滚转角360度突变；
[0010]第三步，修正航向角360度突变；
[0011]第四步，判断滚转角是否存在180度突变；
[0012]第五步，修正滚转角相位；
[0013]第六步，修正滚转角180度突变；
[0014]第七步，修正航向角180度突变。
[0015]进一步地，所述第一步具体为：按算式(1)计算滚转角变化序列φ
d
，按算式(2)计算航向角变化序列ψ
d
。
[0016][0017][0018]进一步地，所述第二步具体为：在φ
d
中如果不存在绝对值大于330的值，说明本次任务中滚转角未发生360度突变，不用修正；否则，找出所有满足“|φ
di
|>330”条件的i，将这些i从小到大排列，记为t
1j
，其中j＝1,2,
…
,m,m为满足上述条件的总时刻数；
[0019]当j＝1时，按算式(3)(4)对滚转角序列进行第1次修正；修正结束后取j＝2，对滚转角序列进行第2次修正；以此类推，对滚转角序列完成第m次修正。
[0020][0021]φ
i
＝φ
′
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(4)。
[0022]进一步地，所述第三步具体为：
[0023]在ψ
d
中如果不存在绝对值大于330的值，说明本次任务中滚转角未发生360度突变，不用修正；否则，找出所有满足“|ψ
di
|>330”条件的i，将这些i从小到大排列，记为t
2k
，其中k＝1,2,
…
,n,n为满足上述条件的总时刻数；
[0024]当k＝1时，按算式(5)(6)对航向角序列进行第1次修正；修正结束后取k＝2，对航向角序列进行第2次修正；以此类推，对航向角序列完成第n次修正。
[0025][0026]ψ
i
＝ψ
′
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(6)。
[0027]进一步地，所述第四步具体为：
[0028]在φ
d
中如果不存在绝对值处于170和190之间的值，说明本次任务中滚转角和航向角未发生180度突变，不用修正；否则，依次执行第五步、第六步和第七步。
[0029]进一步地，所述第五步具体为：
[0030]找出所有满足“170<|φ
di
|<190”条件的i，将这些i从小到大排列，记为t
3l
，其中l＝1,2,
…
,o,o为满足上述条件的总时刻数。
[0031]依次取l＝1,2,
…
,o，若满足条件，则按算式(7)(8)对滚转角序列进行一次修正。
[0032][0033]φ
i
＝φ
′
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(8)。
[0034]进一步地，所述第六步具体为：
[0035]设定修正次数a，一般取a不小于5。
[0036]当l＝1时，依次按算式(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)计算1遍，再重复a
‑
1遍，完成第1处突变修正；当l＝2时，依次按算式(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)计算1遍，再重复a
‑
1遍，完成第2处突变修正；以此类推，完成第o处突变修正。
[0037]φ
′
i
＝φ
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(9)
[0038]φ
″
i
＝φ
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(10)
[0039][0040]φ
″
i
＝φ
′
i
,i＝1,2,
…
,N
ꢀꢀꢀ
(12)
[0041][0042]φ
i
＝φ
′<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：具体步骤如下：第一步，数据准备；第二步，修正滚转角360度突变；第三步，修正航向角360度突变；第四步，判断滚转角是否存在180度突变；第五步，修正滚转角相位；第六步，修正滚转角180度突变；第七步，修正航向角180度突变。2.根据权利要求1所述的一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：所述第一步具体为按算式(1)计算滚转角变化序列φ
d
，按算式(2)计算航向角变化序列ψ
d
。。φ
i
、θ
i
、ψ
i
分别表示第i时刻滚转角、俯仰角、航向角，i取值范围为1到N，N是总时刻数，角度单位均为度。3.根据权利要求2所述的一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：所述第二步具体为：在φ
d
中如果不存在绝对值大于330的值，说明本次任务中滚转角未发生360度突变，不用修正；否则，找出所有满足“|φ
di
|&gt;330”条件的i，将这些i从小到大排列，记为t
1j
，其中j＝1,2,
…
,m,m为满足上述条件的总时刻数；当j＝1时，按算式(3)(4)对滚转角序列进行第1次修正；修正结束后取j＝2，对滚转角序列进行第2次修正；以此类推，对滚转角序列完成第m次修正。φ
i
＝φ
i
′
,i＝1,2,
…
,N (4)。4.根据权利要求3所述的一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：所述第三步具体为：在ψ
d
中如果不存在绝对值大于330的值，说明本次任务中滚转角未发生360度突变，不用修正；否则，找出所有满足“|ψ
di
|&gt;330”条件的i，将这些i从小到大排列，记为t
2k
，其中k＝1,2,
…
,n,n为满足上述条件的总时刻数；当k＝1时，按算式(5)(6)对航向角序列进行第1次修正；修正结束后取k＝2，对航向角序列进行第2次修正；以此类推，对航向角序列完成第n次修正。ψ
i
＝ψ
i
′
,i＝1,2,
…
,N (6)。
5.根据权利要求4所述的一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：所述第四步具体为：在φ
d
中如果不存在绝对值处于170和190之间的值，说明本次任务中滚转角和航向角未发生180度突变，不用修正；否则，依次执行第五步、第六步和第七步。6.根据权利要求5所述的一种飞机姿态角边界突变修正方法，其特征在于：所述第五步具体为：找出所有满足“170&lt;|φ
di
|&lt;190”条件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹梦骄，熊蓓文，段亚娟，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：