[0053] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0054] 图1示出了本发明一种估计平流层飞艇飞行性能参数的方法的流程示意图；
[0055] 图2示出了本发明一种估计平流层飞艇飞行性能参数的方法的一种实施方式的流 程示意图；
[0056] 图3示出了在风场环境下地速、风速、空速矢量的关系示意图；
[0057] 图4示出了风场环境下平流层飞艇的盘旋轨迹示意图；
[0058] 图5为风场环境下盘旋轨迹摆线与圆的关系示意图；
[0059] 图6为侧滑角随时间的变化示意图；
[0060] 图7为攻角随时间的变化示意图。
【具体实施方式】
[0061] 下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0062] 如图1所示，本发明提供了一种估计平流层飞艇飞行性能参数的方法，
[0063] 使飞艇进入稳定盘旋飞行状态；
[0064] 获取飞艇的地速、姿态信息和位置信息；
[0065] 根据飞艇的地速、姿态信息和位置信息，估计飞艇的飞行性能参数。
[0066] 如图2所示，其中较优的，使飞艇进入稳定盘旋飞行状态包括：固定飞艇的主奖转 速和偏航控制量，使飞艇进入盘旋飞行状态；当飞艇的飞行高度的波动值小于预设值时，即 认为进入稳定盘旋飞行状态。其中较优的，获取飞艇的地速、姿态信息和位置信息包括:通 过飞艇的艇载导航系统获取所述飞艇的地速、姿态信息和位置信息。为了评价飞艇的飞行 性能，需要获取的飞艇的飞行性能参数包括水平风速、风向、空速、偏航操纵性能参数和纵、 横向稳定性能参数。其中，该方法适用于估计平流层飞艇的飞行性能参数。
[0067] 当飞艇进入稳态盘旋飞行时，空速大小保持不变，且会自动进入定高飞行状态，定 高飞行时，可近似认为风场恒定，风速、风向保持不变。飞艇进入盘旋飞行后，其风速为(Wx, Wy),地速为(Vx，Vy)，稳态盘旋飞行时可认为航速(空速)也是常数，其大小为Va,具体的，所 述风速、空速的计算过程包括:如图3所示，根据所述风速、空速和地速的关系建立第一圆方 程：
[0068]
( 1 )
[0069] 其中，（Vx，Vy)为艇载导航系统测出的地速，（Wx，Wy)为待估计的风速，Va为待估计的 空速；
[0070] 利用盘旋飞行时测出的多个地速(Vxi，Vyi)，i = l，2,…，通过圆拟合算法，计算待 估计的风速(Wx，Wy )和待估计的空速Va。
[0071] 其中，圆拟合算法是通过圆上的轨迹点来估计圆屯、位置和半径的方法，一般圆的 曲线方程为
[0072] (x-x〇)2+(厂 y〇)2 二 r2 (2)
[0073] 式中，X、y为平面上X方向和y方向的轨迹坐标，XO、yo为圆屯、的X坐标和y坐标，R为圆 的半径。
[0074] 展开后为
[0075] t 3 )
[0076]
[0077] (4)
[007引 则有
[0079] ax+by+c = x^+y^ (5)
[0080] 已知轨迹点(Xi，yi)，i = l ,n，由上式可构造出最小二乘方程
[0081] (6)
[0082 ] 估计出a，b，C后，即可得到圆曲线参数（圆屯、位置和半径）
[0083]
(7)
[0084] 公式（I)所述的第一圆方程与公式（2)所述的一般圆的曲线方程，参数对应关系 为，地速(Vx，Vy)对应轨迹坐标X、y，待估计的风速(Wx，Wy)对应圆屯、坐标XO、yo，待估计的空速 Va对应圆半径R。则可按照上述步骤，通过地速(Vx，Vy)计算风速(Wx，Wy)和空速Va。
[0085] 所W通过圆拟合算法，计算待估计的风速(Wx，Wy)和待估计的空速Va的步骤包括：
[0086] A、通过多个地速(Vxi，Vyi)，i = l，2，…n，定义中间参数
[0087] Lt = IW，占=2，C = - (巧2 + 取乃
[0088] 胳吿'中?罵/K ~*肅下*趙《
[0089]
[0090] B、求解最小二乘方程，计算出a，b，c;
[0091] C、由a，b，c计算风速(Wx，Wy)，空速Va。
[0092]
[OOW]因此，通过测出的多个地速（Vxi，Vyi)，i = l，2,…，W及第一圆方程
估算出风速(Wx，Wy)和空速Va的值。此外，风速是一个矢量， 根据风速的正负也可W确定风速的方向。
[0094]如图4和图5所示，在风场环境下，盘旋轨迹曲线为摆线，而非闭合圆曲线，摆线相 当于轮子滚动时，轮缘所划出的轨线。若W轮屯、为参照，轮缘相对于轮屯、的轨迹仍然是个 圆。其中较优的，偏航操纵性能参数包括:所述飞艇的盘旋半径、盘旋周期、盘旋角速度;所 述偏航操纵性能参数的计算过程包括：
[00M]根据所述飞艇的盘旋轨迹，建立第二圆方程
[0096] [ (X-Wxt)-xoo]2+[ (y-Wyt)-yoo]2 = R2 (8)
[0097] 其中，（Wx，Wy)为风速，（xoo，yoo)为初始时刻圆屯、的位置，（x，y)为艇载导航系统测 出的飞艇位置，R为待估计的飞艇的盘旋半径；
[009引从所述飞艇的盘旋轨迹上选取一系列点（Xi，yi，ti)，i = 1，2，…，通过圆拟合算法， 计算待估计的飞艇的盘旋半径R。
[0099] 具体的，在估算出风速(Wx，Wy)后，假设初始时刻圆屯、的位置为(xoo，yoo)，则时刻t， 圆屯、的位置(xo,yo)为
[0100]
(9)
[0101] 飞艇相对于圆屯、的位置也满足一般的圆曲线方程
[0102] (x-x〇)2+(厂y〇)2二r2 (IQ)
[0103] 式中，X、y为平面上X方向和y方向的轨迹坐标，XO、yo为圆屯、的X坐标和y坐标，R为圆 的半径。
[0104] 将公式(9)代入上式，即可得到第二圆方程
[0105] (11)
[0106]
[0107] C 12 )
[0108] 得到如下的辨识方程
[0109] [X-x00]2+[Y-yoo]2 = R2 (13)
[0110] 取飞艇摆线轨迹上的某点为初始点，从轨迹上选取一系列点（Xi,yi，ti)，i = 1， 2,…，计算出(XiJi)，i = l，2,…，利用上述的圆拟合算法即可得到盘旋半径R的估计。
[0111] 所述盘旋周期、盘旋角速度可W通过W下公式进行计算：
[0112] (14)
[0113] (15)
[0114] 其中，O为盘旋角速率，Tcircle为盘旋周期。
[0115] 其中较优的，所述纵、横向稳定性能参数包括所述飞艇的平均侧滑角、瞬时侧滑 角、平均攻角和瞬时攻角；
[0116] 所述飞艇的平均侧滑角和瞬时侧滑角通过W下公式进行计算：
[0117] (16)
[0118] (17)
[0119] (18)
[0120] ( 19)
[0121] (20)
[0122] 其中，[K,X K:,。了为空速在导航坐标系下的分量;[F； K, K 了为地速在导 航坐标系下的分量，[WxWy 0]T为风速在导航坐标系下的分量，为空速 在体轴系上的分量，A(Cl) 1，01，如)为从导航坐标系转到体轴系的转换矩阵，m为盘旋轨迹上 点的个数，1 = 1，2，。'，111，及为平均侧滑角，|31为*1时刻的侧滑角，^^。油氏.,6氏，油了为空 速在体轴系上的分量平均值，巧,姆为空速在体轴系上的y轴方向分量平均值，（Va,yb)i为ti时 刻空速在体轴系上的y轴方向分量。
[0123] 具体的，考虑到垂直方向的风速很小，所W假设为零，由地速和风速可得出空速在 导航系上分里（Va,X,Va,y,Va,Z)
[0124]
(21 )
[0125]设导航系到体轴系的姿态角为（(6,0, d))，将空速由导航系变换到体轴系
(22)
[01%]转换矩阵A：：根据姿态角((6,0, d))通过下式计算得到
[0127]
;23)
[012引对盘旋轨迹上的每一个点，按照式(21)计算出（Va,yb)i，i = l，2,…，m。
[0129] 当滚动角d)较小时，