一种六自由度飞行轨迹预测方法及装置与流程

本申请属于飞行控制，特别涉及一种六自由度飞行轨迹预测方法及装置。

背景技术：

1、无论对于民机还是军机，都是重要的国家财产，损失后将带来比较严重的后果。因此世界各国都积极进行自动防撞地的研究，而轨迹预测正是自动防撞地的基础。

2、轨迹预测，可以预知未来时间内飞机的飞行状态，对于防撞地评估具有重要的意义。传统的三自由度预测，只考虑飞机的运动学信息，不足以支撑相对准确的轨迹预测。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种六自由度飞行轨迹预测方法及装置，应用于对于轨迹预测有较高精度要求的飞行控制系统中。

2、本申请第一方面提供了一种六自由度飞行轨迹预测方法，主要包括：

3、步骤s1、获取由飞机自动飞行控制系统及主飞行控制系统给出的惯性环节初值、高通环节初值及二阶环节初值，获取由舵机输出的舵面位置，获取由飞机传感器输出的运动参数，获取由发动机输出的油门杆位置，获取由飞机输出的自身油量信息；

4、步骤s2、基于预置的虚拟系统预测后续设定时间段的运动轨迹，其中，所述虚拟系统包括自动飞行控制系统模型、主飞行控制系统模型、舵机模型、吹风气动力模型、六自由度方程模型及发动机模型，自动飞行控制系统模型及主飞行控制系统模型采用惯性环节初值、高通环节初值及二阶环节初值初始化，将所述舵面位置作为舵机模型的初值，将运动参数及油量信息作为六自由度方程模型的初值，将油门杆位置作为发动机模型的初值，输入初值后，虚拟系统进行自循环计算，自动飞行控制系统模型基于接收的法向过载指令、滚转角指令和速度指令计算纵向控制量、横向控制量及油门杆指令，主飞行控制系统模型基于纵向控制量和横向控制量计算舵面指令，舵机模型根据舵面指令输出舵面偏度，并基于吹风气动力模型输出气动力，发动机模型根据油门杆指令输出控制参数，六自由度方程模型基于控制参数及气动力进行运动解算，并将解算结果反馈至自动飞行控制系统模型和主飞行控制系统模型，直至预测出设定时间段的飞机的运动轨迹；

5、步骤s3、基于预测的运动轨迹进行防撞地评估。

6、优选的是，步骤s1中，所述运动参数包括三轴速度、三轴位置、三轴角速度以及三个姿态角。

7、优选的是，步骤s2中，所述设定时间段为10s～20s。

8、本申请第二方面提供了一种六自由度飞行轨迹预测装置，主要包括：

9、真实飞机参数获取模块，用于获取由飞机自动飞行控制系统及主飞行控制系统给出的惯性环节初值、高通环节初值及二阶环节初值，获取由舵机输出的舵面位置，获取由飞机传感器输出的运动参数，获取由发动机输出的油门杆位置，获取由飞机输出的自身油量信息；

10、运动轨迹预测模块，用于基于预置的虚拟系统预测后续设定时间段的运动轨迹，其中，所述虚拟系统包括自动飞行控制系统模型、主飞行控制系统模型、舵机模型、吹风气动力模型、六自由度方程模型及发动机模型，自动飞行控制系统模型及主飞行控制系统模型采用惯性环节初值、高通环节初值及二阶环节初值初始化，将所述舵面位置作为舵机模型的初值，将运动参数及油量信息作为六自由度方程模型的初值，将油门杆位置作为发动机模型的初值，输入初值后，虚拟系统进行自循环计算，自动飞行控制系统模型基于接收的法向过载指令、滚转角指令和速度指令计算纵向控制量、横向控制量及油门杆指令，主飞行控制系统模型基于纵向控制量和横向控制量计算舵面指令，舵机模型根据舵面指令输出舵面偏度，并基于吹风气动力模型输出气动力，发动机模型根据油门杆指令输出控制参数，六自由度方程模型基于控制参数及气动力进行运动解算，并将解算结果反馈至自动飞行控制系统模型和主飞行控制系统模型，直至预测出设定时间段的飞机的运动轨迹；

11、防撞评估模块，用于基于预测的运动轨迹进行防撞地评估。

12、优选的是，所述运动参数包括三轴速度、三轴位置、三轴角速度以及三个姿态角。

13、优选的是，所述设定时间段为10s～20s。

14、本申请可以实现飞行轨迹的实时预测，预测结果给出了飞机在拉升过程中的高度变化，本申请具有较高的预测精度。

技术特征：

1.一种六自由度飞行轨迹预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的六自由度飞行轨迹预测方法，其特征在于，步骤s1中，所述运动参数包括三轴速度、三轴位置、三轴角速度以及三个姿态角。

3.如权利要求1所述的六自由度飞行轨迹预测方法，其特征在于，步骤s2中，所述设定时间段为10s～20s。

4.一种六自由度飞行轨迹预测装置，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的六自由度飞行轨迹预测装置，其特征在于，所述运动参数包括三轴速度、三轴位置、三轴角速度以及三个姿态角。

6.如权利要求4所述的六自由度飞行轨迹预测装置，其特征在于，所述设定时间段为10s～20s。

技术总结
本申请属于飞行控制技术领域，特别涉及一种六自由度飞行轨迹预测方法及装置。该方法包括步骤S1、获取由飞机自动飞行控制系统及主飞行控制系统给出的惯性环节初值、高通环节初值及二阶环节初值，获取由舵机输出的舵面位置，获取由飞机传感器输出的运动参数，获取由发动机输出的油门杆位置，获取由飞机输出的自身油量信息；步骤S2、将上述参数作为初值，基于预置的虚拟系统自动飞行控制系统模型起，值六自由度方程模型进行运动解算，将解算结果反馈至自动飞行控制系统模型，重复该过程直至给出设定时间段的飞机的运动轨迹；步骤S3、基于预测的运动轨迹进行防撞地评估。本申请可以实现飞行轨迹的实时预测，具有较高的预测精度。

技术研发人员：周大鹏,朱家兴,翟明圆,李贺琦
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15