无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统与流程

本发明属于无人机，涉及一种无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统，尤其涉及一种融合气象+地理信息的无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统。

背景技术：

1、常规无人机仿真训练系统中非常重要的一部分就是视景建模，它决定了系统的逼真度、实时性等效果。对于执行侦察任务的无人机来说，采用虚拟地形环境的半实物仿真就显得很不够，基于真实地形视景的无人机仿真训练系统这一技术路线一直是研究的重点。

2、同时，气象因素，如云雾、风速、风向、风切变、结冰等，对无人机飞行安全具有重要影响，目前无人机仿真与训练系统中欠缺对真实气象和地理信息的考虑。当前，国内外对无人机仿真与训练技术的研究重点主要集中在三维视景逼真度、无人机平台模型精确度等，对系统输入影响较大的环境因素的逼真度缺少深入研究。

3、因此有必要研究融合气象信息等环境因素在模拟训练系统中的应用，提高系统的环境逼真度，在气象模型真实性、环境组合真实性等方面有所突破。

4、国内外现有仿真系统是直接将故障注入给无人机，并不是无人机针对环境变化反应出的结果，也就是，仿真模型的输入不是真实的外环输入，如风场信息，或者输入信息不立体、不逼真，不能深入反应战场环境，因此有必要由内置环境干扰模型变为接收外来环境数据信息。

5、针对现有仿真训练系统中，气象只呈现于三维视景中，没有作为信息数据注入到无人机模型中的问题，研究高逼真组合环境因素接入无人机模型的关键技术。研究飞行员不仅在视觉上感受环境变化，也能感受到环境变化同时带给无人机飞行的影响的技术，提升整个模拟系统的闭环性和逼真度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明提供了一种无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统。

3、根据本发明的一方面，提供了一种无人机仿真与训练方法，包括：

4、s1，获取无人机的实时遥测数据，提取无人机的位置信息；

5、s2，实时判定当前无人机位置与风场网格的相对位置关系，并且在当前无人机位于某个风场网格内时转至s4，当前无人机不处于任何风场网格内时转至s3；其中，任意风场网格包括了地理信息和风场数据；

6、s3，不发送风场数据；

7、s4，将当前风场网格的风场数据发送至无人机模型；

8、s5，无人机模型根据当前实时风场数据，按飞行控制算法模拟受到风场影响后的姿态。

9、进一步地，实时遥测数据包括无人机当前的经度、当前的纬度、当前的高度。

10、进一步地，通过下述方式构建风场网格：

11、根据地理信息划分多个风场网格，网格尺度定义为长方体；

12、在所述各个网格上均叠加常值水平风干扰作为直流分量；

13、在位于航线上的网格上布置包括紊流干扰、突风干扰、风切变干扰，与所述常值水平风干扰叠加，由此得到最终的风场网格。

14、进一步地，所述网格尺度为10*10*1km长方体。

15、进一步地，通过下述方法判断当前无人机否位于某个风场网格内：

16、风场区域的多边形的边按顺时针形成4条有向线段，实时判断无人机位置与线段的方向关系，若相对4条线段均为同一侧，则判断无人机已进入该风场区域。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种无人机仿真与训练装置，所述装置包括：

18、数据获取单元，用于获取无人机的实时遥测数据；

19、第一判定单元，用于根据所述遥测数据实时判定当前无人机位置与风场网格的相对位置关系；其中，任意风场网格包括了地理信息和风场数据；

20、第一仿真与训练单元，用于在第一判定单元判定无人机位于某个风场网格时，将所述风场网格的风场数据发送至第二仿真与训练单元；

21、第二仿真与训练单元，根据当前实时风场数据，按飞行控制算法控制无人机模拟受到风场影响后的姿态。

22、进一步地，通过下述方法构建风场网格：

23、根据地理信息划分多个风场网格，网格尺度定义为长方体；

24、在所述各个网格上均叠加常值水平风干扰作为直流分量；

25、在位于航线上的网格上布置包括紊流干扰、突风干扰、风切变干扰，与所述常值水平风干扰叠加，由此得到最终的风场网格。

26、进一步地，所述第一判定单元通过下述方法判断无人机是否位于某个风场网格内：

27、风场区域的多边形的边按顺时针形成4条有向线段，实时判断无人机位置与线段的方向关系，若相对4条线段均为同一侧，则判断无人机已进入该风场区域。

28、根据本发明的再一方面，提供了一种无人机模拟训练系统，系统包括上述的无人机仿真与训练装置。

29、应用本发明的技术方案，提供了一种无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统，该方案应用适用于无人机飞行场景下的大气气象场模型，将气象和地理信息融合，从而使无人机操作人员不仅在视觉上感受环境变化，也能感受到环境变化同时带给无人机飞行的影响的技术，提升整个模拟系统的闭环性和逼真度。

技术特征：

1.一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，实时遥测数据包括无人机当前的经度、当前的纬度、当前的高度。

3.根据权利要求1所述的一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，通过下述方法构建风场网格：

4.根据权利要求1所述的一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，所述网格尺度为10*10*1km长方体。

5.根据权利要求1所述的一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，通过下述方法判断无人机是否位于某个风场网格内：

6.一种无人机仿真与训练装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的一一种无人机仿真与训练装置，其特征在于，通过下述方法构建风场网格：

8.根据权利要求1所述的一种无人机仿真与训练方法，其特征在于，所述第一判定单元通过下述方法判断无人机是否位于某个风场网格内：

9.一种无人机模拟训练系统，其特征在于，所述系统包括权利要求8所述的无人机仿真与训练装置。

技术总结本发明提供一种无人机仿真与训练方法、装置以及模拟训练系统。方法包括：S1，获取无人机的实时遥测数据，提取无人机的位置信息；S2，实时判定当前无人机位置与风场网格的相对位置关系，并且在当前无人机位于某个风场网格内时转至S4，当前无人机不处于任何风场网格内时转至S3；其中，任意风场网格包括了地理信息和风场数据；S3，不发送风场数据；S4，将当前风场网格的风场数据发送至无人机模型；S5，无人机模型根据当前实时风场数据，按飞行控制算法模拟受到风场影响后的姿态。本发明提升了整个模拟系统的闭环性和逼真度。技术研发人员：孙立志,穆力,刘柳,安宁,毛飞受保护的技术使用者：海鹰航空通用装备有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30