[发明专利]一种四自由度空间定向障碍模拟器人体运动感知控制方法

权利要求书

1.一种四自由度空间定向障碍模拟器人体运动感知控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、获得四自由度空间定向障碍模拟器座舱中飞行操纵系统的操作指令；

步骤二、通过飞行仿真，获取实际飞行飞机的6个自由度运动参数，即3个线加速度物理量：G_xa、G_ya、G_za，依次为前后、左右、头足方向过载；3个角速度物理量：Pa、Qa、Ra，依次为滚转、俯仰、偏航方向角速度；

步骤三、计算大臂绕主轴转动的角速度和角加速度

步骤四、根据实际飞行的偏航角运动，求解偏航轴的转动角度；

步骤五、根据偏航轴的转动角度，求解实际飞行相对俯仰框坐标系的3个线加速度分量(3Gxa,3Gya,3Gza)，即

步骤六、根据相对俯仰框坐标系的线加速度物理量，计算纯过载模拟时滚转轴和俯仰轴的转动角度；

步骤七、根据空间定向障碍模拟器各轴的转动，计算座舱的3个线加速度和3个角速度；

步骤八、根据考虑人体运动感知模型的控制算法，计算滚转轴和偏航轴的补偿量，最终得到滚转轴和偏航轴的转动角度；

步骤九、将主轴的转动角速度和转动角加速度及滚转轴的转动角度q₂、俯仰轴的转动角度q₃、偏航轴的转动角度q₄发送给空间定向障碍模拟器运动平台；

步骤十、判断是否停止，如果“是”则停止流程，如果“否”，则进入步骤一。

2.如权利要求1所述的一种四自由度空间定向障碍模拟器人体运动感知控制方法，其特征在于，所述步骤三包括以下子步骤：

3.1已知实际飞行的3个线加速度G_xa、G_ya、G_za，可计算得到座舱线加速度矢量的大小为：对|G_a|进行修正，修正之后的加速度矢量大小为：|G_a'|；

3.2通过如下公式的常微分方程求解，可获得主轴的转动角速度和转动角加速度

式中r为座舱中心距主轴的距离，即转动半径；

当过载值较大时，可忽略的影响，采用下式对转动角速度进行简化计算：

3.如权利要求2所述的一种四自由度空间定向障碍模拟器人体运动感知控制方法，其特征在于，所述步骤四包括以下子步骤：

4.1根据实际飞行的偏航角速度物理量Ra，求解模拟器偏航轴的转动角速度为：

其中由步骤三获得，q₂和q₃由步骤八获得；

4.2将偏航轴的的转动角速度进行高通滤波，之后进行积分，获得偏航轴的转动角度q₄。

4.如权利要求3所述的一种四自由度空间定向障碍模拟器人体运动感知控制方法，其特征在于，所述步骤六包括以下子步骤：

6.1计算大臂末端的线加速度矢量：

式中，¹G_c为相对转臂的加速度矢量，G_r为沿转臂方向的加速度分量，G_t为沿转动方向的加速度分量，G_v为沿垂直方向的加速度分量，r为座舱中心距主轴的距离，g为重力加速度；

6.2纯过载模拟时，滚转轴的转动角度的计算公式为：

式中，

6.3纯过载模拟时，俯仰轴的转动角度的计算公式为：

式中，