中国人民解放军海军工程大学李静获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军海军工程大学申请的专利一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116280251B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310242254.3,技术领域涉及:B64F5/60;该发明授权一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法是由李静;董海迪;王哲;袁胜智;张涛涛;殷虎设计研发完成,并于2023-03-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法,针对高速飞行并对目标进行追踪,而且速度大小与方向都发生剧烈变化的飞行器轨迹测试信号的仿真模拟,首先根据飞行器的发动机性能指标以及实验数据,给出根据发动机加速度进行飞行器速度大小变化的函数描述方式;其次根据追踪导引过程以圆周运动来简化模拟其轨迹加速度转弯的过程;从而将加速度分为发动机加速度与追踪导引加速度两部分的虚拟叠加,前者负责生成切向运动的速度与轨迹,后者负责生成径向运动的速度与轨迹,再将两者分解到直接坐标系中,通过两次积分,使得飞行器能够实现追踪的同时,又能实现速度按照发动机预设的方式进行变化,从而实现轨迹测试信号的仿真模拟。
本发明授权一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种基于虚拟速度叠加的测试信号仿真模拟方法,其特征在于以下步骤: 步骤S10,针对高速飞行且速度大小剧烈变化的飞行器,首先根据发动机参数以及飞行任务、速度变化情况,选取d个典型速度节点;将其速度变化分解为d-1个阶段,然后求解每个阶段的发动机加速度信号;并进行积分,得到飞行器的发动机推进速度信号如下: t=n*T; vcn+1=vcn+Taan; 其中T表示数据离散采样周期,为常值参数,n为正整数,t表示飞行时间,vi为根据飞行器发动机模型与实验数据得到的飞行器速度节点信息,其表示飞行器在t=ti时刻点的发动机标定理想速度;d为速度节点个数,i为正整数,i≤d-1,ti为vi所对于的时刻点数据;ai为第i个阶段的发动机加速度值;aa为发动机加速度信号;vc为发动机推进速度信号; 步骤S20,根据目标的纵向位置信号与飞行器的纵向位置信号,求解纵向偏差信号;根据目标的垂向位置信号与飞行器的垂向位置信号,求解垂向偏差信号;再根据纵向偏差信号与垂向偏差信号求解飞行器相对目标的视线角信号;再设计一阶微分器,模拟视线角测量的惯性过程,并求取视线角速率信号如下: Δx=x2-x1; Δy=y2-y1; 其中x1为飞行器的纵向位置信号、y1为飞行器的垂向位置信号;x2为目标的纵向位置信号、y2为目标的垂向位置信号;Δx为纵向偏差信号,Δy为垂向偏差信号;q为飞行器相对目标的视线角信号,tan-1为反正切函数;qd为视线角速率信号,s为传递函数的微分算子,T1为常值时间参数,用于模拟测量环节的惯性滞后特性; 步骤S30,根据所述飞行器相对目标的视线角信号与视线角速率信号以及飞行器的发动机推进速度,求解飞行器的追踪导引加速度信号;然后根据飞行器的弹道角信号,将飞行器的追踪导引加速度信号进行分解,得到纵向追踪导引加速度信号与垂向追踪导引加速度信号;再将发动机加速度信号根据飞行器的弹道角信号进行分解,得到发动机纵向加速度信号与发动机垂向加速度信号如下: ab=k1qdvc+k2qvc; abx=absinθ; aby=-abcosθ; aax=aacosθ; aay=aasinθ; 其中k1、k2为常值导引参数,ab为飞行器的追踪导引加速度信号、abx为纵向追踪导引加速度信号、aby为垂向追踪导引加速度信号、aax为发动机纵向加速度信号、aay为发动机垂向加速度信号、θ为飞行器的弹道角信号; 步骤S40,根据所述的纵向追踪导引加速度信号与发动机纵向加速度信号进行叠加,得到飞行器的纵向总加速度指令信号,然后设计飞行器纵向器体一阶模拟环节,得到飞行器的纵向总加速度输出信号;根据所述的垂向追踪导引加速度信号与发动机垂向加速度信号进行叠加,得到飞行器的垂向总加速度指令信号,然后设计飞行器垂向器体一阶模拟环节,得到飞行器的垂向总加速度输出信号如下: ax=aax+abx; ay=aay+aby; 其中ax为飞行器的纵向总加速度指令信号,ax1为飞行器的纵向总加速度输出信号,T2为常值时间参数,用于模拟飞行器器体的转弯惯性滞后特性;ay为飞行器的垂向总加速度指令信号,ay1为飞行器的垂向总加速度输出信号; 步骤S50,根据所述的飞行器的纵向总加速度输出信号进行积分,得到飞行器的纵向总速度;再根据所述的飞行器的垂向总加速度输出信号进行积分,得到飞行器的垂向总速度;然后根据飞行器的总向总速度与飞行器的垂向总速度求解飞行器的合速度信号以及飞行器的弹道角信号;再根据飞行器的纵向总速度信号进行积分得到飞行器的纵向位置信号;根据飞行器的垂向总速度信号进行积分,得到飞行器的垂向位置信号;从而形成闭环解算,完成飞行器的位置信号解算与模拟,为测试系统提供高精度的动态位置信息如下: vxn+1=vxn+ax1T; vyn+1=vyn+ay1T; x1n+1=x1n+vxnT; y1n+1=y1n+vynT; 其中vx为飞行器的纵向总速度,vy为飞行器的垂向总速度,va为飞行器的垂向总速度。
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