[发明专利]一种航空器失事搜寻仿真方法及系统

权利要求书

1.一种航空器失事搜寻仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选择基点：视航空器为刚体，以航空器为基点；

S2：定义基点的自由度，包括三个移动自由度和三个转动自由度；

S3：确定航空器在大气中所受合力和合力矩情况，确定飞行状态；

所述S3中飞行状态的确认包括以下步骤：

M1：建立坐标系；

M2：确定航空器飞行的运动参数；

M3：坐标系转换：将运动参数代入坐标系中解算姿态；

M4：测算控制量和状态量；

M5：气动分析；

M6：结合基点的自由度，得到航空器飞行状态；

其中，所述M3过程具体如下：

坐标系绕某一个坐标轴的旋转我们称作一个基旋转，假设坐标系C₁绕X轴旋转α角成坐标系C₂，则可得基旋转矩阵：

同理可得，绕Y轴旋转β角的基旋转矩阵：

同理可得，绕Z轴旋转γ角的基旋转矩阵：

那么绕X、Y、Z轴分别旋转得到的新坐标系的转换矩阵：

L_xyz(α,β,γ)＝L_x(α)L_y(β)L_z(γ) (4)

由式(1)至(3)可得：

惯性坐标系到物体坐标系的转换：由于惯性坐标系与物体坐标系原点重合，可利用姿态角进行旋转获得坐标系转换，由上可得：

可得惯性坐标系坐标到物体坐标系的坐标映射表达式：

同样地，空气动力学坐标系与物体坐标系可以通过迎角α1和侧滑角β1相联系起来，如下所示，空气动力学坐标系到物体坐标系的变换关系：

可得空气动力学坐标系坐标到物体坐标系坐标映射表达式：

2.根据权利要求1所述的航空器失事搜寻仿真方法，其特征在于，所述S3过程中，航空器飞行状态包括爬升状态、下降状态和滚转状态。

3.根据权利要求1所述的航空器失事搜寻仿真方法，其特征在于，所述M1过程中坐标系包括：

地面坐标系，确定航空器相对于地面位置；

物体坐标系，描述航空器飞行姿态变化；

空气动力学坐标系，描述航空器轨迹运动；

惯性坐标系，使物体坐标系与地面坐标系重合。

4.根据权利要求3所述的航空器失事搜寻仿真方法，其特征在于，地面坐标系建立过程如下：地面坐标系OdXdYdZd，在地面上取一点作为坐标系原点Od，OdZd轴位于地平面内，指向地球磁北方向，根据情况也可指向真北方向或者规定的任意方向；OdYd轴垂直于地平面指向天空；OdXd轴垂直于OdYdZd平面，按照左手系建立坐标系；

物体坐标系建立过程如下：物体坐标系OwXwYwZw，原点Ow位于航空器的重心，OwZw轴沿着机身轴线方向指向航空器头部；OwYw轴与OwZw轴垂直，垂直指向机体正上方；OwXw轴垂直于OwYwZw平面，按照左手系，正方向指向机体的右方；

空气动力学坐标系建立过程如下：空气动力学坐标系OkXkYkZk又称作速度坐标系，其原点与航空器物体坐标系重合，OkZk轴与航空器飞行速度矢量V重合；OkYk轴与OkZk轴垂直，垂直指向机体上方；OkXk轴垂直于OkYkZk平面，按照左手系，正方向指向机体的右方；

航空器惯性坐标系建立过程如下：惯性坐标系OgXgYgZg使得物体坐标系和地面坐标系联系起来，坐标原点与物体坐标系重合，而坐标轴的方向与地面坐标系重合。

5.根据权利要求1所述的航空器失事搜寻仿真方法，其特征在于，所述M2过程中，运动参数包括：气流角和姿态角，气流角包括迎角α1和侧滑角β1，姿态角包括俯仰角p、偏航角h和滚转角b。