(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210949107.5 (22)申请日 2022.08.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115017747 A (43)申请公布日 2022.09.06 (73)专利权人 安胜 （天津） 飞行模拟系统有限公 司 地址 300300 天津市东 丽区天津自贸试验 区(空港经济区)启航路59号 (72)发明人 刘胜南　沈硕　刘彧　曹栋　 丁元沅　 (74)专利代理 机构 天津展誉 专利代理有限公司 12221 专利代理师 刘永会(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 16/29(2019.01) (56)对比文件 CN 103940446 A,2014.07.23 CN 105891821 A,2016.08.24 CN 102508492 A,2012.0 6.20 审查员 杨杭 (54)发明名称 一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方 法 (57)摘要 本发明涉及计算机辅助设计领域， 尤其涉及 一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其包括如下步骤： S1： 仿真系 统进行初始化； S2： 接收多倍速指令并判断是否 符合多倍速条件， 符 合条件执行多 倍速指令； S3:执行多 倍速过程中， 实时对飞机用经纬度修正地心坐标系， 对飞机进 行重定位； 飞机到达终点； 飞机执行重定位操作， 把飞机重置到目标位置。 本发明提供的方法可以 根据需要缩短或增加飞行仿真时间， 并且能够实 现飞机精 准重定位， 同时还可以精 准计算飞机剩 余里程、 到达时间及剩余电量， 同时保证飞机在 包线内正常飞行。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115017747 B 2022.10.21 CN 115017747 B 1.一种eVTOL飞机的多倍速 仿真重定位运行方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： eVTOL飞机 仿真系统进行初始化； S2： Host计算机接收多倍速指令并根据eVTOL飞机空地条件判断是否符合多倍速条件， 符合条件执 行多倍速指令； S3:执行多倍速过程中， 实时对eVTOL飞机用经纬度分为在非南北极附近及在南北极附 近两种情况修正地心坐标系， 对eVTOL飞机进行重定位； 对eVTOL飞机用经纬度修正地心坐 标系时， 具体包括如下步骤： D1:计算出t+1时刻eVTOL飞机在地心坐标系下x轴的当前位置、 y轴的当前位置及z轴的 当前位置； 当在非南北极附近时： t+1时刻eVTOL飞机在地心坐标系下x轴的当前位置、 y轴的当前位置及z轴的当前位置 如式 （1） 所示： P.x(t+1) = P.x(t) + V.x * N * Time_Step P.y(t+1) = P.y(t) + V.y * N * Time_Step P.z(t+1) = P.z(t) + V.z * N * Time_Step （1） 当在南北极附近时： 先根据式 （2） 计算出eVTOL飞机下一时刻的航向， 然后再将下一时刻航向代入式 （3） 计 算出t+1时刻eVTOL飞机在地心坐标系下x轴的当前位置、 y轴的当前位置及z轴的当前位置： YawAngle （t+1）= YawAngle (t)– YawRate * Time_Step * Sign （Latitude) （2） P.x(t+1) = P.x(t) + [ ‑ V.x * cos(YawAngle(t+1)) – V.y * sin(YawAngle(t+1))]* N * Time_Step P.y(t+1) = P.y(t) + [ ‑ V.x * sin(YawAngl e(t+1)) + V.y * c os(YawAngl e(t+1))] * N * Time_Step P.z(t+1) = P.z(t) + V.z * N * Time_Step （3） 其中： N代表多倍速； t代表当前 时刻； t+1代表下一时刻； P.x代表eVTOL飞机在地心坐标 系下的x轴的当前位置； P.y代表eVTOL飞机在地心坐标系下的y轴的当前位置； P.z代表 eVTOL飞机在地心坐标系下的z轴的当前位置； V.x代表当前时刻eVTOL飞机在地心坐标系 下x轴的速度； V.y代表当前时刻eVTOL飞机在地心坐标下y轴的速度； V.z代表当前时刻 eVTOL飞机在地心坐标系下的z轴速度； Time_Step代表仿真积分时间； YawAngle （t+1）代表下 一时刻eVTOL飞机航向； Y awAngle (t) 代表当前时刻eVTOL飞机航向， YawRate代表eVTOL飞 机航向速率； Latitude代表纬度， Sign(Latitude)表示符号的正负， 如果是南纬， Sign (Latitude) = ‑1， 如果是 北纬 ， Sign(Latitude)=1； D2: 将计算出的t+1时刻eVTOL飞机的地心坐标系下的x轴， y轴， z轴位置根据式 （4） 转 变为经纬度； Longitude = 2.0 * arctan(P.y(t+1), P.x(t+1) + p) Latitude = arctan(P.z(t+1)+ (d * d) *b * (sinq3), p – c * c * a * (cosq )3) Altitude = p / (cos(Latitude) – R) （4） 其中Longitude代表eVTOL飞机所处位置的经度； Latitude代表eVTOL飞机所处位置的 纬度； Altitude代 表eVTOL飞机所处位置的高度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115017747 B 2a = 6378137.0代表地球 最大半径， b = 6356752.3142代表地球最小半径， c = 为 第一偏心率， d = 代表第二偏心率， R代表地球基准椭球 体的曲率半径； p = 为飞机在地心坐标系下与地心原点之 间的距离， q = arctan( (P.z(t+1)* a), (p * b) )为中间变量； D3:将计算出的经纬度代入式 （5） 得到eVTOL飞机修 正后地心坐标系的坐标；  P.x (t+1)= (R + GeoAlt) * cos(Latitude) * cos(L ongitude) P.y (t+1) = (R+GeoAlt)* cos(Latitude) * si n(Longitude) P.z(t+1) = (R*(1 ‑ ( a2 ‑ b2 ) / a2) + GeoAlt )* si n(Latitude) （5） 其中GeoAlt 代表海拔高度； S4： eVTOL飞机 到达终点； S5： eVTOL飞机执 行重定位操作， 把eVTOL飞机 重置到目标位置， 返回步骤S2。 2.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于， 所述eVTOL飞机空地条件为： 如果eVTOL飞机在地上， 不执行多倍速， 如果eVTOL飞机在空中， 接着判断eVTOL飞机是否处于悬停状态， 如果是悬停状态， 不执行多倍速， 如果是eVTOL 飞行 状态， 执行多倍速 。 3.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于， 输入多倍速指令时可选择手动或自动。 4.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于， 多倍速N大于1时， N 的值为从 1 到 10 的任意整数， N小于 1 时， N 的值为从 0.1 到 1 的任何十分之一数。 5.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于， 计算模块实时将eVTOL飞机当前时间的经纬度代入式 （6） 计算eVTOL飞机剩余里程， 并根据 （7） 计算到 达时间， 根据式 （8） 计算剩余电量； d = r * arccos(cos(Latitude_d) * cos(Latitude) * cos(Longitude_d ‑ Longitude) + si n(Latitude_d) * si n(Latitude) ) （6） T= T0 + d/ （7） Remain_Battery = Bat tery_init – Battery_use * N （8） 其中d为剩余里程， T 为到达时间， T0为当前时间， Battery_init为当前电量， Battery_ use为单倍速下的电池消耗 量， Remai n_Battery为剩余电量， r为 地球半径为r= 6371km。 6.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于， 系统预先将纵向速度与转弯速度关系曲线录入， 多倍速后系统根据曲线上纵向速度V.x*N 对应的转弯速度控制eVTOL 飞机转弯速度， 当实际转弯速度超过曲线上纵向速度 V.x*N对应 的转弯速度， 系统自动减小 多倍速N。 7.根据权利要求6所述的一种eVTOL飞机的多倍速仿真重定位运行方法， 其特征在于，