CN105575214A - 一种全程指引的定点模拟飞行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全程指引的定点模拟飞行方法，属于模拟飞行领域，包括以下步骤：S1.自动获取飞行体验者目的地的经纬度H₁；S2.自动实时获取飞行器的经纬度H₂，计算H₁和H₂两点之间的距离D；S3.计算飞行器与真北方向的夹角θ₁，获取飞行器与真北方向的夹角θ₂；S4.将θ₁和θ₂实时进行比较，自动判断飞行器飞行方向是否在H₁到H₂的航向上，根据θ₁与θ₂的差值进一步判断飞行器是偏向航线的左边还是右边，飞行体验者根据此判断决定如何操作飞行器，直到飞往目的地后降落。有益效果如下：本发明让飞行体验者能够以自己家庭地址或者其它想去的地方作为目的地，通过定点模拟飞行的方式更真实的体验飞行的全过程。

Description

一种全程指引的定点模拟飞行方法

技术领域

本发明属于模拟飞行领域，具体涉及一种全程指引的定点模拟飞行方法。

背景技术

模拟飞行也可以称做飞行模拟，是指通过计算机软件及外部硬件设备来对真实世界飞行中所遇到的各种元素，例如空气动力，气象，地理环境，飞行操控系统，飞行电子系统，战斗飞行武器系统，地面飞行引导等，综合的在计算机中进行仿真模拟，并通过外部硬件设备进行飞行仿真操控和飞行感官回馈的一项事物。

模拟飞行通常运用于民用或军用飞行员的地面飞行训练，但随着个人计算机的发展，基于家用计算机的模拟飞行平台也开始出现。

模拟飞行是依托计算机硬件和软件技术，应用互联网、局域网环境，进行近似于真实的真飞机(如波音737等)的仿真飞行操作技术的运动。高度仿真和互动性强是模拟飞行最显著的特点。它把深奥的航空理论知识和日常生活中人们难以接触到的飞行技术介绍给普通人，还能令人尝试到现实生活中无法再现的“实弹”空中格斗和“危险”的多机编队特技飞行，充满乐趣和刺激，显示出体育运动鲜明的竞技性。

然而随着体验经济的到来，现有的模拟飞行已经远远不能满足人们的多样化需求，亟需融入更多的体验元素，比如让飞行体验者能够以自己家庭地址或者其它想去的地方作为目的地，通过定点模拟飞行的方式更真实的体验飞行的全过程。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种全程指引的定点模拟飞行方法，为了让飞行体验者能够以自己家庭地址或者其它想去的地方作为目的地，通过定点模拟飞行的方式更真实的体验飞行的全过程。

为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下，一种全程指引的定点模拟飞行方法，包括以下步骤：

S1.根据飞行体验者提供的目的地地址自动获取飞行体验者目的地的经纬度H₁；

S2.利用飞行体验程序提供的API自动实时获取飞行器的经纬度H₂，利用半正矢公式和弧长公式计算H₁和H₂两点之间的距离D；

S3.利用编程语言中的atan2函数实时计算飞行器与真北方向的夹角θ₁，利用飞行体验程序的API实时获取飞行器与真北方向的夹角θ₂；

S4.将θ₁和θ₂实时进行比较，自动判断飞行器飞行方向是否在H₁到H₂的航向上，根据θ₁与θ₂的差值进一步判断飞行器是偏向航线的左边还是右边，飞行体验者根据此判断决定如何操作飞行器，直到飞往目的地后降落，结束定点模拟飞行。

作为优选，S1之前还包括以下步骤：对城市进行三维建模，使飞行体验者看到城市的标志性建筑和目的地周边的俯瞰景色。

作为优选，S2还包括以下步骤：获取飞行体验者家庭地址的经纬度H₁后，选择离飞行体验者家庭地址最近的飞机场作为起飞机场。

作为优选，S4还包括以下步骤：

实时计算H₁和H₂之间的距离，并根据当前飞行器的速度计算飞行器还需多久到达目的地。

作为优选，S4还包括以下步骤：

以声音、图标或文字方式提示飞行体验者如何操作飞行器，到达目的地后以语音、图标或文字方式提醒飞行体验者。

作为优选，S4还包括以下步骤：

选择离飞行体验目的地最近的飞机场作为降落机场。

本发明的有益效果：本发明提供了一种全程指引的定点模拟飞行方法，让飞行体验者能够以自己家庭地址或者其它想去的地方作为目的地，通过定点模拟飞行的方式更真实的体验飞行的全过程。另外，飞行体验者可以实时的知道飞行器与目的地的距离，还需多久时间到达目的地以及观察自己的飞行方向和飞行轨迹，并根据相应的提示进行飞行从而更好的体验飞行和操作飞行器。

附图说明

图1为原理说明示意图；

图2为实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。

一种全程指引的定点模拟飞行方法，包括以下步骤：

S1.根据飞行体验者提供的目的地地址自动获取飞行体验者目的地的经纬度H₁；

S2.利用飞行体验程序提供的API自动实时获取飞行器的经纬度H₂，利用半正矢公式和弧长公式计算H₁和H₂两点之间的距离D；

S3.利用编程语言中的atan2函数实时计算飞行器与真北方向的夹角θ₁，利用飞行体验程序的API实时获取飞行器与真北方向的夹角θ₂；

S4.将θ₁和θ₂实时进行比较，自动判断飞行器飞行方向是否在H₁到H₂的航向上，根据θ₁与θ₂的差值进一步判断飞行器是偏向航线的左边还是右边，飞行体验者根据此判断决定如何操作飞行器，直到飞往目的地后降落，结束定点模拟飞行。

进一步地，S1之前还包括以下步骤：对城市进行三维建模，使飞行体验者看到城市的标志性建筑和目的地周边的俯瞰景色。

进一步地，S2还包括以下步骤：获取飞行体验者家庭地址的经纬度H₁后，选择离飞行体验者家庭地址最近的飞机场作为起飞机场。

进一步地，S4还包括以下步骤：

实时计算H₁和H₂之间的距离，并根据当前飞行器的速度计算飞行器还需多久到达目的地。

进一步地，S4还包括以下步骤：

以声音、图标或文字方式提示飞行体验者如何操作飞行器，到达目的地后以语音、图标或文字方式提醒飞行体验者。

进一步地，S4还包括以下步骤：

选择离飞行体验目的地最近的飞机场作为降落机场。

说明：关于飞行器的经纬度、速度和与真北极的夹角是根据飞行体验程序的API来获取的，而飞行体验者家庭地址的经纬度可以利用任何在线地图提供的API来获取。

原理说明：

已知地球表面的A和B两点(已知地球的半径为r),计算A，B两点间的距离D以及真北方向的夹角θ₁。

如图1所示，假设点A的经纬度为(λ₁,φ₁)；点B的经纬度为(λ₂,φ₂)。

计算地球表面上A到B点的距离D，首先计算A，B两点间圆心角弧度θ，圆心角弧度θ的半正矢表达式为：

hav(θ)＝hav(φ₂-φ₁)+cos(φ₁)cos(φ₂)hav(λ₂-λ₁)(1)

这里，半正矢公式为：

$hav\left(\mathrm{\α}\right)={\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)=\frac{1-cos\mathrm{\θ}}{2}---\left(2\right)$

根据公式(1)和公式(2)可得到如下表达式：

${\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)={\sin }^2\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_2-{\mathrm{\φ}}_1}{2}\right)+cos\left({\mathrm{\φ}}_1\right)cos\left({\mathrm{\φ}}_2\right){\sin }^2\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_2-{\mathrm{\λ}}_1}{2}\right)---\left(3\right)$

求得A,B两点的圆心角后，可以根据弧长公式(4)求得A到B点的距离D：

D＝θR(4)

这里，R为地球的半径。

假设A点为成都双流国际机场，其纬度为30.585799832792°，相对应的弧度为0.533822911438152rad，经度为103.96792489882°,相对应的弧度为1.8145826059506rad。选择B点为成都都江堰景区，则其纬度为31.002543363891°，相对应的弧度为0.541096458192216rad，经度为103.61989525836°,相对应的弧度为1.80850834283004rad。由NASA公布的地球简报可知，地球的半径R＝6378.14km。

首先，计算圆心角弧度θ：

$\begin{array}{c}{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)={\sin }^2\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_2-{\mathrm{\φ}}_1}{2}\right)+cos\left({\mathrm{\φ}}_1\right)cos\left({\mathrm{\φ}}_2\right){\sin }^2\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_2-{\mathrm{\λ}}_1}{2}\right)\\ ={\sin }^2\left(\frac{0.541096458192216-0.533822911438152}{2}\right)+\cos \left(0.533822911438152\right)\cos \left(0.541096458192216\right){\sin }^2\left(\frac{1.80850834283004-1.8145826059506}{2}\right)\\ =2.00324476001399e-5\end{array}$

由此可以得到：

θ＝cos^-1(1-2*2.00324476001339e-5)＝0.00895155436064037rad。

最后可以求得：

D＝0.00895155436064037×6378.14km＝57.0942669297748km。

假设此时飞行器的飞行速度为V为300km/h(根据飞行体验程序的API获取)，那么可以计算出到达都江堰景区目的地的时间为：

$T=\frac{D}{V}=\frac{57.0942669297748}{300}h\≈0.19h$

现在，计算真北方向的夹角θ₁，真北方向的夹角θ₁以顺时针方向为基准。例如：正北方为0°，正东方为90°。正南方为180°，正西方为270°(或-90°)。为了计算从A点到B的真北方向的夹角θ₁，需要先根据下面两个公式求得S和C：

S＝cosφ₂sin(λ₂-λ₁)(5)

C＝cosφ₁sinφ₂-sinφ₁cosφ₂cos(λ₂-λ₁)(6)

然后使用大多数程序语言中的atan2函数可以求得真北方向的夹角θ₁：

β＝atan2(S,C)(7)

例如：使用前面例子中的A，B两点—成都双流国际机场和成都都江堰景区。由公式(5)计算可得：

S＝cos(0.541096458192216)sin(1.80850834283004-1.8145826059506)＝-0.0052064888272017

由公式(6)计算可得：

C＝cos(0.533822911438152)sin(0.541096458192216)-sin(0.533822911438152)cos(0.541096458192216)cos(1.80850834283004-1.8145826059506)

＝0.00728152863736581

因此，根据公式(7)可求得A，B两点间的真北方向的夹角θ₁为：

β＝atan2(-0.0052064888272017,0.00728152863736581)＝-35.5657877396764°

实施例：

这里以成都双流机场作为起飞点，成都都江堰景区作为目的地举例说明本发明的具体实现方法，步骤如下：

S0.对成都都江堰景区进行三维建模，使飞行体验者看到成都都江堰景区的标志性建筑和自然风光；

S1.自动获取飞行体验者目的地的经纬度H₂，其纬度为31.002543363891°，经度为103.61989525836°；

S2.利用飞行体验程序提供的API自动实时获取飞行器的经纬度H₁，起飞点为成都双流机场，其纬度为30.585799832792°，经度为103.96792489882°，利用半正矢公式和弧长公式计算H₁和H₂两点之间的距离D约为57km；

S3.利用编程语言中的atan2函数实时计算飞行器与真北方向的夹角θ₁约为-35°，利用飞行体验程序的API实时获取飞行器与真北方向的夹角θ₂约为22°；

S4.将θ₁和θ₂实时进行比较，自动判断飞行器飞行方向是否在H₁到H₂的航向上，根据θ₁与θ₂的差值进一步判断飞行器是偏向航线的左边还是右边，飞行体验者根据此判断决定如何操作飞行器；实时计算H₁和H₂之间的距离，并根据当前飞行器的速度计算飞行器还需多久到达目的地；以声音、图标或文字等方式提示飞行体验者如何操作飞行器，到达目的地后以语音、图标或文字等方式提醒飞行体验者。

如图2所示，飞机停在双流机场跑道上时得到的真北方向的夹角为：22°,因此可以得到飞行器向左偏移航线的角度为(22°-(-35°))＝77°；飞行体验者可以根据图标和文字可以得出，飞行器应该向左飞行77°(左边箭头代表飞行器应飞行的方向)。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据飞行体验者提供的目的地地址自动获取飞行体验者目的地的经纬度H₁；

S2.利用飞行体验程序提供的API自动实时获取飞行器的经纬度H₂，利用半正矢公式和弧长公式计算H₁和H₂两点之间的距离D；

S3.利用编程语言中的atan2函数实时计算飞行器与真北方向的夹角θ₁，利用飞行体验程序的API实时获取飞行器与真北方向的夹角θ₂；

S4.将θ₁和θ₂实时进行比较，自动判断飞行器飞行方向是否在H₁到H₂的航向上，根据θ₁与θ₂的差值进一步判断飞行器是偏向航线的左边还是右边，飞行体验者根据此判断决定如何操作飞行器，直到飞往目的地后降落，结束定点模拟飞行。

2.根据权利要求1所述的一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S1之前还包括以下步骤：对城市进行三维建模，使飞行体验者看到城市的标志性建筑和目的地周边的俯瞰景色。

3.根据权利要求1或2所述的一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，S2还包括以下步骤：获取飞行体验者家庭地址的经纬度H₁后，选择离飞行体验者家庭地址最近的飞机场作为起飞机场。

4.根据权利要求1所述的一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，S4还包括以下步骤：

实时计算H₁和H₂之间的距离，并根据当前飞行器的速度计算飞行器还需多久到达目的地。

5.根据权利要求4所述的一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，S4还包括以下步骤：

以声音、图标或文字方式提示飞行体验者如何操作飞行器，到达目的地后以语音、图标或文字方式提醒飞行体验者。

6.根据权利要求5所述的一种全程指引的定点模拟飞行方法，其特征在于，S4还包括以下步骤：选择离飞行体验目的地最近的飞机场作为降落机场。