[发明专利]基于虚拟飞行经验的着舰指挥员纵向强制指令建模方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟飞行经验的着舰指挥员纵向强制指令建模方法，属于飞行器设计和飞行安全管理技术领域。所述方法包括第一步，建立带有飞行员观察阈值特性的人机闭环动力学模型；第二步，确定LSO和飞行员约定操纵原则；第三步，以飞行安全指标为目标函数，以约定操纵原则为前提条件，寻优求解并计算指令包线；第四步，汇总强制指令包线，形成LSO指令产生式系统。本发明解决了LSO强制指令模型的有无问题；为多人机交互飞行安全仿真中的LSO指令生成提供了建模手段，为多因素耦合舰载机着舰飞行安全仿真模型建立奠定了基础。

技术领域

本发明属于飞行器设计和飞行安全管理技术领域，主要用于舰机适配性设计和舰载机飞行安全仿真。

背景技术

着舰过程中的指挥信息交互和飞行安全密切相关，美军就曾发生过因着舰指挥员(Landing Signal Officer,简称LSO)失误而产生的飞行安全事件。而开展LSO建模是开展多因素耦合着舰飞行安全仿真预测和多信息交互研究的基础。因此，开展LSO指挥行为建模研究有着重要意义。目前的LSO模型研究中，大多对LSO进行了简化。如参考文献[1](王立鹏.舰载机着舰指挥官指挥策略研究[M].哈尔滨工程大学硕士学位论文,哈尔滨，2012,3.)对LSO指令简化，建立了七标度的模糊建模。参考文献[2](屈香菊,崔海亮,王延刚.舰载机人工控制下LSO仿真模型[R].GF-A0085884G,北京：北京航空航天大学,2005,10)也对LSO建模方法进行了研究，但同样采用了模糊法对LSO指令建模。这些研究为LSO指令建模起到了极为重要的基础性作用，但这些研究没有详细区分信息类指令、建议类指令和强制类指令，也没有基于LSO决策机理对强制指令进行建模，因此在多人机交互闭环仿真中，无法完全反映LSO指挥决策过程。因此，有必要提供一种符合LSO决策机理，满足飞行安全仿真需要的LSO指令强制建模方法，解决上述问题。

发明内容

本发明提供的基于虚拟飞行经验的LSO纵向强制指令建模方法，具体包括如下步骤：

第一步，建立带有飞行员观察阈值特性的人机闭环动力学模型。

第二步，确定LSO和飞行员约定操纵原则。

第三步，以飞行安全指标为目标函数，以约定操纵原则为前提条件，寻优求解并计算指令包线。

第四步，汇总强制指令包线，形成LSO指令产生式系统。

在上述步骤中，LSO和飞行员约定操纵原则，是指飞行员和LSO双方默认的操纵方式和幅值大小。飞行安全指标是指判定飞行风险发生的标准，可包括舰尾静高、着舰偏差等内容。指令包线是指以飞行安全为目标的，LSO指令下达范围，即一旦飞机偏差状态进入指令包线，那么LSO就下达相应强制推力指令。在本发明中指令包线是由高度偏差、下沉率偏差、飞机与母舰相对位置构成的一组曲线。

本发明的优点在于：

(1)提供了基于虚拟飞行经验的LSO强制指令建模方法，解决了LSO强制指令模型的有无问题。为多人机交互飞行安全仿真中的LSO指令生成提供了建模手段，为多因素耦合舰载机着舰飞行安全仿真模型建立奠定了基础。

(2)本发明根据人类知识经验生成机理，采用虚拟飞行经验方法建立模型，与真实LSO指令形成过程更为接近。

(3)本发明采用飞行员数学模型，通过飞行仿真，生成LSO强制指令包线，最终形成类似人脑的产生式指令系统，在仿真中通过二维插值即可实现，使用方便。

附图说明

图1是带有飞行员观察阈值特性的人机闭环动力学模型计算流程示意图。

图2是“给点油门”指令包线示意图。

图3是“给点油门”指令允许区仿真对比算例图。

图4是“恢复推力”指令包线示意图。