[發明專利]一種飛行模擬器坐標數據聯網傳輸失真抑制方法

有效

• 申請號: 202011001030.6
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112152954B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 孫文柱;曹建平;孫忠云;王志樂;周秀芝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學青島校區
• 主分類號: H04L25/49
• 分類號: H04L25/49;G06F30/20
• 代理公司: 鄭州旭揚知識產權代理事務所(普通合伙) 41185
• 代理人: 高超

本發明公開了一種飛行模擬器坐標數據聯網傳輸失真抑制方法，先建立卡爾曼濾波模型，將經網絡傳輸后的飛機坐標輸入卡爾曼濾波模型，獲取飛機位置預估值，然后輸出至飛行模擬器視景；本發明通過采用卡爾曼濾波方法估計得出下一時刻飛行動力學數據估計值，降低數據延遲并大幅減小失真數據的均方根誤差，當網絡傳輸的飛行動力學數據發生異常時，能夠更為精確地給出飛行模擬器坐標數據的最優估計，有效抑制由于聯網傳輸導致的模擬器坐標數據失真，預防飛行模擬器視景中出現的抖動問題，提高模擬器訓練效益，提高訓練人員使用體驗。

技術領域

本發明涉及飛行模擬訓練技術領域，尤其涉及一種飛行模擬器坐標數據聯網傳輸失真抑制方法。

背景技術

飛行模擬訓練作為一種高效、安全、低成本的輔助訓練方式，能夠為飛行操作人員提供接近真實飛行情況的訓練環境，大幅提升訓練質量效益。隨著科學技術的發展，飛行器復雜度不斷提高，飛行模擬訓練器材經過了簡單機械式模擬、機電式模擬、計算機模擬等階段，現已發展為大規模聯網式模擬訓練樣式。然而，模擬器組網訓練過程中普遍存在網絡傳輸坐標值失真問題，表現為模擬器中速度較快的實體(比如飛機、衛星等)坐標數值經網絡傳輸后會發生失真現象，導致模擬器視景圖像的劇烈抖動。當視點與實體距離較近時這種抖動更加明顯，嚴重影響訓練人員使用體驗，降低模擬器訓練效益。

針對模擬器網絡傳輸坐標值失真問題，很多文獻進行了針對性研究并給出了解決方法。陳學文等為消除載人飛行器視景仿真抖動現象，將視景仿真坐標設置與飛行器動力學坐標系一致；王煒等對飛參數據進行插值平滑，消除飛行回放過程中的抖動；徐勇波等基于幀同步和平滑算法提出7點滑動平均方法，有效減輕了聯網飛行模擬訓練中觀察鄰近飛機時的抖動現象，曹建平等在此基礎上進行了改進并提出了基于加權滑動平均濾波算法的視景抖動消除方法。以上方法均能夠在一定程度上減輕數值失真的程度，但在嚴峻情況下仍然會出現抖動現象，且會帶來數據延遲的負面影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種飛行模擬器坐標數據聯網傳輸失真抑制方法，能夠大幅減小失真數據的均方根誤差，更大程度上還原飛行模擬器坐標數據真實值，有效解決飛行模擬器視景系統中實體抖動問題。

本發明采用的技術方案為：

一種飛行模擬器坐標數據聯網傳輸失真抑制方法，包括以下步驟：

S1、飛行動力學模型輸出的飛機坐標經網絡傳輸至接收端口；

S2、建立卡爾曼濾波模型，將經網絡傳輸后的飛機坐標輸入卡爾曼濾波模型，獲取飛機位置預估值；

S3、輸出飛機位置預估值至飛行模擬器視景并更新系統協方差；

S4、根據飛機位置預估值更新系統協方差判斷網絡傳輸是否結束，是則結束濾波過程，否則以更新的協方差為系統預測協方差并返回步驟S1；協方差更新公式為：

公式(1)中，表示預測協方差更新值，K_k表示卡爾曼增益，H表示觀測矩陣，表示預測協方差。

進一步地，所述步驟S2具體過程為：

2.1：通過網絡接收飛機坐標((P_x(k)，P_y(k)，P_z(k))；

2.2：計算飛機坐標的一階導數(V_x(k)，V_y(k)，V_z(k))；

2.3：計算飛機坐標的二階導數((a_x(k)，a_y(k)，a_z(k))；

2.4：獲取經過失真修正的飛機位置預估值。

進一步地，所述步驟2.4具體包括：