[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

说明书

本发明公开了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，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。本发明直接从四自由度空间定向障碍模拟器角运动感知和实际飞行角运动感知近似一致出发，通过近似方法计算得到模拟器的角度补偿信号，可以在人体角运动感知上实现较好的控制效果，达到与实际飞行近似一致的目标。

技术领域

本发明属于飞行模拟器技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着现代战斗机性能的提升，许多高难度动作如高攻角大机动快转动等也越来越多地出现在飞行训练或飞行特技训练中，随之而来的是越来越多地遇到空间定向障碍问题。空间定向障碍是指飞行员未能正确判断自身及飞机在由地面和重力垂直线所确定的固定坐标系统内的位置、运动和姿态。根据统计，由空间定向障碍引起的A级飞行事故发生率呈上升趋势，其致命性高，多发生于高性能战斗机，成为致命性飞行事故的重要原因。空间定向障碍模拟器是训练飞行员定向认知能力并且克服定向障碍的重要设备，基于离心运动平台的模拟器通过转臂的转动产生持续的过载，可在地面以较低的代价和更安全的方式对飞行员进行训练，提高飞行员在过载环境下的空间定向障碍防御。具有主轴、偏航、滚转与俯仰四个转动自由度的空间定向障碍模拟器(简称模拟器)，通过转臂绕主轴的快速旋转运动实现持续性的高G值加速度，通过滚转轴、俯仰轴和偏航轴的协调运动调整加速度相对于座舱的方向，实现模拟器座舱中飞行员持续性过载的精确模拟。

但是，四自由度空间定向障碍模拟器通常以过载与实际飞行一致为目标，在提供精确的过载模拟的同时，角运动与实际飞行相差较大，即，四自由度空间定向障碍模拟器的主轴需要快速转动以产生高G值加速度，滚转轴、俯仰轴、偏航轴需要快速转动以调整加速度相对于座舱的方向，即主轴、滚转轴、俯仰轴、偏航轴的快速转动产生了大量与实际飞行不相关的角运动，导致模拟器的角运动与实际飞行存在较大的差异，如典型的空间定性障碍飞行动作模拟，线加速度与实际飞行基本一致，而角速度与实际飞行相差数十至上千o/s。导致：a)座舱中的飞行员出现眩晕、头痛等不适反应，严重的甚至需中断飞行模拟训练；b)角运动与实际飞行的差异，使得空间定向障碍飞行动作模拟的保真度较低；c)角运动与实际飞行不一致，易使飞行员产生错误的操作习惯，影响飞行模拟训练的效果。

发明内容

本发明目的在于提供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，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：现有技术中，四自由度空间定向障碍模拟器通常以过载与实际飞行一致为目标，在提供精确的过载模拟的同时，角运动与实际飞行相差较大，即，四自由度空间定向障碍模拟器的主轴需要快速转动以产生高G值加速度，滚转轴、俯仰轴、偏航轴需要快速转动以调整加速度相对于座舱的方向，即主轴、滚转轴、俯仰轴、偏航轴的快速转动产生了大量与实际飞行不相关的角运动，导致模拟器的角运动与实际飞行存在较大的差异，如典型的空间定性障碍飞行动作模拟，线加速度与实际飞行基本一致，而角速度与实际飞行相差数十至上千o/s。导致：a)座舱中的飞行员出现眩晕、头痛等不适反应，严重的甚至需中断飞行模拟训练；b)角运动与实际飞行的差异，使得空间定向障碍飞行动作模拟的保真度较低；c)角运动与实际飞行不一致，易使飞行员产生错误的操作习惯，影响飞行模拟训练的效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

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，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；