[发明专利]一种飞机地面视野范围的计算方法

权利要求书

1.一种飞机地面视野范围的计算方法，其特征在于，假设

①地面坐标系用下标“g”表示

地面坐标系原点O固定在地面某点上，Oy_g轴铅垂向上，为高度方向，Ox_g和Oz_g轴在水平面内与Oy_g轴构成右手直角坐标系；

②机体坐标系用下标“b”表示

机体坐标系原点O在飞机重心上，纵轴Ox_b指向机尾方向；竖轴Oy_b在飞机对称面内指向机体上方，横轴Oz_b垂直于飞机对称面指向右方；

③飞机姿态

飞机纵轴Ox_b与地面之间的夹角为飞机俯仰角θ，机头上仰为正；

飞机纵轴Ox_b在水平面上投影与Ox_g之间夹角为偏航角ψ，机头左偏为正；

飞机对称面Ox_bOy_b与通过飞机纵轴Ox_b的铅垂面之间的夹角为滚转角γ，飞机右倾斜时为正；

④飞机位置

飞机重心在地面坐标系中位置为P，P点坐标为(P_x，P_y，P_z)；

⑤眼点位置

飞行员眼点为两瞳孔中心点连线的中点，位置为E，E点坐标为(E_x，E_y，E_z)；

具体步骤如下：

1)提取对飞行员视线有遮挡的遮挡要素集A

提取有可能对飞行员视线产生遮挡的全部结构和设备特征点，特征点的坐标集合即要提取的座舱遮挡要素集A，遮挡要素集A中包含遮挡要素数量定义为n，在机体坐标系下遮挡要素集为A_b，第i个遮挡要素点坐标为(Ax(i)_b，Ay(i)_b，Az(i)_b)；在地面坐标系下遮挡要素集为A_g，要素集中第i个要素点坐标为(Ax(i)_g,Ay(i)_g,Az(i)_g)；

2)将坐标数据转换至飞行员眼点E的矢量

输入飞机执行任务时的俯仰角θ、滚转角γ、偏航角ψ、重心P在地面坐标系中的坐标数据，及重心点P至飞行员眼点E的矢量

3)坐标转换

使用地面坐标与机体坐标系转换矩阵M将在机体坐标系下的遮挡要素集A_b和眼点E_b转换至地面坐标系下的A_g和E_g：

4)遮挡要素筛选

根据能见度限制，对遮挡要素集A进行筛选，遮挡要素筛选的执行步骤为：

当可见距离为R时，地面坐标系下任意遮挡要素A(i)_g到眼点E_g的向量为则仅有地面坐标系中Y值小于h的点将对飞行员视线造成遮挡:

即得通过筛选后对实际视线产生遮挡的实际遮挡要素集B，实际遮挡要素集B中第i个遮挡要素点坐标为(Bx(i),By(i),Bz(i))；

5)计算交点

计算从眼点E到实际遮挡要素集B中每一遮挡要素点连线的延长线与地面的交点，以判断遮挡要素产生的遮挡区域是否影响飞机任务的完成，若妨碍任务完成，则调整飞机遮挡要素集A和/或飞机执行任务时的姿态和位置，直至满足使用要求，所有遮挡要素与地面产生的交点集合即为飞机地面视野范围，最终输出飞机地面视野范围。

2.根据权利要求1所述的一种飞机地面视野范围的计算方法，其特征在于，步骤3)中，转换矩阵M在机体坐标系下的遮挡要素集A_b和眼点E_b转换关系是：

A_g＝A_b*M；

E_g＝E_b*M。

3.根据权利要求1所述的一种飞机地面视野范围的计算方法，其特征在于，步骤5)中，计算从眼点E到实际遮挡要素集B中每一遮挡要素点连线的延长线与地面Y＝0的交点如下：