[發明專利]一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法及系統

有效

• 申請號: 202310664158.8
• 申請日: 2023-06-07
• 公開（公告）號: CN116403442B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 郭大龍;王聰;賈宏博;周玉彬;秦瑜斐;崔婷婷;尚臘梅;田甄;王中天
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍特色醫學中心
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04;G08B31/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 龐許倩

1.一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法，其特征在于，包括：

獲得飛行器的線性加速度和角速度；

基于所述角速度得到重力矢量；基于所述線性加速度與所述重力矢量得到耳石等效旋轉量，通過參數調整得到調整后的耳石等效旋轉量；

基于所述角速度，通過優化后的第一半規管傳遞函數和第二半規管傳遞函數，得到調整后的半規管感受到的角速度估計差值；

通過調整后的耳石等效旋轉量與調整后的半規管感受到的角速度估計差值疊加獲得人體感受到的角速度估計值；

通過坐標轉換模塊，將所述角速度轉換為真實角速度；

基于所述人體感受到的角速度估計值與所述真實角速度的差異值，對空間定向障礙進行預警；

基于所述角速度通過優化后的第一重力旋轉模塊轉換得到重力矢量，包括：

將單位四元數和所述角速度帶入四元數導數公式，得到四元數導數；

將所述四元數導數進行積分運算，得到旋轉后的四元數；

所述旋轉后的四元數，利用積分得到轉換矩陣；

將所述轉換矩陣和初始重力向量相乘，計算得到所述重力矢量；

基于角速度矩陣轉換輸出的角速度，首先設定一個單位四元數為進行旋轉的操作對象，設旋轉角速度為；

將和，代入四元數的導數公式得到該四元數的導數公式分別為：

；

；

；

；

對和進行積分運算，得到旋轉后的，其公式為：

；

公式分別為：

?；

；

；

；

設，利用積分得到的可得到轉換矩陣T，其公式為：

；

由于在旋轉的最初位置默認人體垂直向下與重力方向平行，因此可以設重力初始位置的重力向量為，將與轉換矩陣相乘得到旋轉結束后的重力矢量?，其公式為：

；

所述優化后的第一半規管傳遞函數為：

；

其中，，為預定值，；

在中樞神經系統內部也有一個與外界運動感知器官一致的半規管模型，為第二半規管函數，其與完全一致；

基于所述線性加速度與所述重力矢量得到耳石等效旋轉量，包括：

基于所述線性加速度與所述重力矢量得到比力；

基于所述比力，利用優化后的第一耳石器傳遞函數轉換得到感受到的直線加速度；

利用優化后的第二耳石器傳遞函數轉換得到感受到的直線加速度的估計值；

基于感受到的所述直線加速度及其估計值通過優化后的耳石旋轉模塊轉換，獲得所述耳石等效旋轉量；

所述耳石等效旋轉量的方向計算公式為：

；

其中，為耳石等效旋轉量，為第一耳石器感受到的直線加速度，為第二耳石器感受到的直線加速度的估計值；

所述耳石等效旋轉量的旋轉大小計算公式為：

；

其中，為將旋轉到與平行所需的旋轉的角度，為該直線加速度的估計值的大小；

為優化后的第一耳石器傳遞函數，其公式為：

；

優化后的第二耳石器傳遞函數的與完全一致，。

2.根據權利要求1所述的飛行事故的預警方法，其特征在于，所述利用優化后的第二耳石器傳遞函數轉換得到感受到的直線加速度的估計值，包括：

基于人體對比力的估計值，通過所述優化后的第二耳石器傳遞函數轉換，得到第二耳石器感受到的直線加速度的估計值；

所述第二耳石器感受到的直線加速度的估計值與所述第一耳石器感受到的直線加速度做差，該差異值乘以調整參數A，得到調整后的直線加速度差值；

基于第二重力旋轉模塊輸出的人體感受到的重力矢量和所述調整后的直線速度差值得到所述人體對比力的估計值。

3.根據權利要求2所述的飛行事故的預警方法，其特征在于，優化后的第二重力旋轉模型的輸入角速度為所述耳石等效旋轉量乘以調整參數B，和所述人體感受到的角速度估計值疊加的結果；

基于所述輸入角速度利用與所述優化后的第一重力旋轉模塊一致的計算過程得到所述人體感受到的重力矢量。