本發(fā)明涉及直升機(jī)模擬訓(xùn)練支持領(lǐng)域，尤其涉及一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法。

背景技術(shù)：

隨著直升機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求逐漸增加，對(duì)機(jī)組人員的訓(xùn)練需求也隨之增加，而在真機(jī)上的實(shí)操訓(xùn)練已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種訓(xùn)練需求。

目前，在大部分游戲及可視化仿真中，直升機(jī)動(dòng)畫(huà)的模擬往往只關(guān)注于直升機(jī)質(zhì)心的位置和姿態(tài)，因此在直升機(jī)的飛行和起降過(guò)程中，直升機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，例如螺旋槳、舵機(jī)以及起落架。直升機(jī)的這種可視化仿真模式不能提供真機(jī)的動(dòng)力學(xué)模擬，即使是將操縱視角切換到駕駛艙內(nèi)，也不能提供沉浸式的操縱體驗(yàn)，不利于對(duì)機(jī)組人員的訓(xùn)練，無(wú)法使受訓(xùn)人員“身臨其境”的進(jìn)行直升機(jī)任務(wù)的訓(xùn)練。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，包括如下步驟：

S1，構(gòu)建通用化的直升機(jī)骨骼：

首先定義一個(gè)直升機(jī)的骨骼根節(jié)點(diǎn)，用于計(jì)算直升機(jī)的整體位置和姿態(tài)；然后根據(jù)直升機(jī)的布局確定機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙上各活動(dòng)部件相對(duì)于根節(jié)點(diǎn)的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，作用在該級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)上的力直接影響直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)；最后根據(jù)各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)下逐級(jí)設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，用于模擬該機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

其中，配置的骨骼節(jié)點(diǎn)的連接方式為：骨骼根節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相連，低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)只能與一個(gè)相鄰高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連，高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)可以與多個(gè)相鄰低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連；

S2，實(shí)時(shí)計(jì)算各骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)：

第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置保持不變；操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；

S3，根據(jù)S2的計(jì)算結(jié)果，將與各骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的直升機(jī)的各部件在可視化仿真引擎中進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)相應(yīng)部件的形狀和狀態(tài)的動(dòng)態(tài)改變。

優(yōu)選地，S1具體為：

首先定義直升機(jī)的一個(gè)骨骼根節(jié)點(diǎn)，所述骨骼根節(jié)點(diǎn)設(shè)置于直升機(jī)的質(zhì)量中心處，作為直升機(jī)位置和姿態(tài)的參考點(diǎn)；

然后根據(jù)結(jié)構(gòu)布局將直升機(jī)分為機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙多個(gè)功能部分，每個(gè)部分均設(shè)置一個(gè)第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，用以表示直升機(jī)的基本構(gòu)型，所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)的配置與直升機(jī)的型號(hào)有關(guān)；

其他級(jí)別的分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)，對(duì)于與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，設(shè)置其與所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)靜止的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)幅度最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)；對(duì)于受力產(chǎn)生大變形的結(jié)構(gòu)，設(shè)置其與機(jī)體連接部分的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其相對(duì)位移偏離最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，S2中，所述操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

L_simulation＝f(L_input)，

其中：L_simulation表示操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置；

L_input表示外部設(shè)備的操縱位置；

f表示L_simulation和L_input的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行設(shè)定。

優(yōu)選地，S2中，所述與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，其中，尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

優(yōu)選地，所述尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_{tail_rotor}＝f(l_{foot_pedal})，

其中：α_{tail_rotor}表示尾槳的攻角，單位是rad；

l_{foot_pedal}表示兩腳踏板的相對(duì)行程，單位是mm；

f表示α_{tail_rotor}和l_{foot_pedal}之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)直升機(jī)偏航方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行設(shè)定。

優(yōu)選地，所述尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中：表示操縱桿的指向，由沿機(jī)頭方向的俯仰和滾轉(zhuǎn)角度表示；

表示主旋翼周期變矩環(huán)的指向，方向與操縱桿一致；

θ_{tail_rudder}表示尾舵的擺角，單位是rad；

f表示操縱桿與尾舵和主旋翼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)飛控進(jìn)行設(shè)定。

優(yōu)選地，所述主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_blade＝f(θ_{total_torque})，

其中：θ_{total_torque}為總矩桿的角度，單位是rad；

α_blade為直升機(jī)各槳葉攻角變化量，排除周期變矩的影響，單位是rad；

f為θ_{total_torque}和α_blade之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)的總矩桿調(diào)節(jié)方式進(jìn)行設(shè)定。

優(yōu)選地，S2中，所述受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，包括起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算以及主旋翼槳葉各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，其中，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)起落架與地面的接觸力進(jìn)行計(jì)算；所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)根據(jù)結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)特性進(jìn)行布置，當(dāng)受到載荷時(shí)，各骨骼節(jié)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角根據(jù)等效材料特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

優(yōu)選地，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，采用如下方法進(jìn)行計(jì)算：

A，根據(jù)直升機(jī)升力與重力的關(guān)系計(jì)算出起落架承受的接觸力，

B，對(duì)所述起落架進(jìn)行受力分析，根據(jù)所述接觸力，計(jì)算出相應(yīng)的兩個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)間應(yīng)承受的彈性阻尼力；

C，根據(jù)如下的彈性阻尼力的計(jì)算公式，反推得到兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)距離：

其中：F_{spring-damping}表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的彈性阻尼力；

K表示該力的彈性系數(shù)；

δ表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化量；

C表示該里的阻尼系數(shù)；

表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化率；

D，按照上述步驟，反復(fù)迭代實(shí)時(shí)更新，得到起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)，采用有限段方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下所示：

其中：表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的彈性阻尼力；

K_6×6表示彈性系數(shù)矩陣，C_6×6表示恢復(fù)系數(shù)矩陣；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)位移；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)速度；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)的初始力。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，通過(guò)對(duì)直升機(jī)的部件進(jìn)行骨骼化建模，使其能夠根據(jù)飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地計(jì)算相對(duì)位置，并進(jìn)行直升機(jī)的動(dòng)態(tài)可視化仿真，為受訓(xùn)人員提供了一個(gè)與真機(jī)駕駛狀態(tài)高度一致的沉浸式操作環(huán)境，大大提升了直升機(jī)訓(xùn)練的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是直升機(jī)起落架的緩沖原理示意圖；

圖2是有限段方法的計(jì)算原理圖；

圖3是直升機(jī)骨骼化模型在可視化仿真中的應(yīng)用示意圖；

圖4是MH-60型黑鷹直升機(jī)實(shí)物示意圖；

圖5是MH-60型黑鷹直升機(jī)三維可視化模型示意圖；

圖6是MH-60型黑鷹直升機(jī)骨骼及骨骼節(jié)點(diǎn)模型示意圖；

圖7是直升機(jī)在可視化仿真環(huán)境中的狀態(tài)示意圖。

圖1中，1為直升機(jī)機(jī)艙底部，2為輪胎與機(jī)艙的連接件，3為直升機(jī)輪胎，4為彈性力，5為阻尼力；

圖2中，O點(diǎn)為全局坐標(biāo)系，I點(diǎn)和J點(diǎn)為連接相鄰兩骨骼的骨骼節(jié)點(diǎn)，初始時(shí)刻這兩點(diǎn)重合，作用在骨骼節(jié)點(diǎn)上的六位彈性阻尼力根據(jù)這兩個(gè)點(diǎn)的相對(duì)位移進(jìn)行計(jì)算；

圖3中，1為直升機(jī)主體骨骼，2為直升機(jī)主旋翼骨骼，3為直升機(jī)駕駛艙控制機(jī)構(gòu)骨骼，4為直升機(jī)起落架骨骼，5為直升機(jī)機(jī)尾骨骼，6為直升機(jī)整體骨骼模型，7為總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)與主旋翼骨骼節(jié)點(diǎn)的控制邏輯，8為操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)與周期變矩環(huán)骨骼節(jié)點(diǎn)和尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)的控制邏輯，9為腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)與尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的控制邏輯，10為外部輸入設(shè)備與駕駛艙控制機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，11為直升機(jī)骨骼模型數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，12為直升機(jī)骨骼動(dòng)畫(huà)的顯示過(guò)程，13為顯示器為駕駛員提供實(shí)時(shí)可視化信息，14為計(jì)算機(jī)根據(jù)骨骼狀態(tài)調(diào)用三維模型庫(kù)中的模型，15為計(jì)算機(jī)，16為外部輸入設(shè)備，17為虛擬顯示顯示設(shè)備，18為直升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練模擬器，19為直升機(jī)各部件的三維模型庫(kù)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，包括如下步驟：

S1，構(gòu)建通用化的直升機(jī)骨骼：

首先定義一個(gè)直升機(jī)的骨骼根節(jié)點(diǎn)，用于計(jì)算直升機(jī)的整體位置和姿態(tài)；然后根據(jù)直升機(jī)的布局確定機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙上各活動(dòng)部件相對(duì)于根節(jié)點(diǎn)的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，作用在該級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)上的力直接影響直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)；最后根據(jù)各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)下逐級(jí)設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，用于模擬該機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

其中，配置的骨骼節(jié)點(diǎn)的連接方式為：骨骼根節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相連，低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)只能與一個(gè)相鄰高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連，高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)可以與多個(gè)相鄰低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連；

S2，實(shí)時(shí)計(jì)算各骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)：

第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置保持不變；操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；

S3，根據(jù)S2的計(jì)算結(jié)果，將與各骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的直升機(jī)的各部件在可視化仿真引擎中進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)相應(yīng)部件的形狀和狀態(tài)的動(dòng)態(tài)改變。

上述方法的S1中，直升機(jī)從外形上可分為機(jī)艙、機(jī)尾、起落架和主旋翼四個(gè)部分，這四個(gè)部分在直升機(jī)起降和飛行的過(guò)程中相互作用，共同影響直升機(jī)的位置和姿態(tài)。所以，首先定義一個(gè)直升機(jī)的骨骼根節(jié)點(diǎn)，用它計(jì)算直升機(jī)的整體位置和姿態(tài)；然后根據(jù)直升機(jī)的布局確定機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙上各活動(dòng)部件相對(duì)于根節(jié)點(diǎn)的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，作用在該級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)上的力直接影響直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)；最后根據(jù)各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)下逐級(jí)設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，以模擬該機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

上述過(guò)程以樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)的方式建立了直升機(jī)各個(gè)級(jí)別的骨骼節(jié)點(diǎn)，其中直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)和第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)的配置方式在各種型號(hào)直升機(jī)中變化不大，其他級(jí)別的根節(jié)點(diǎn)需根據(jù)不同型號(hào)直升機(jī)的具體機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。

其中，其他級(jí)別的骨骼節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)不同型號(hào)直升機(jī)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，具體為：在可視化仿真中能夠操縱的機(jī)構(gòu)部件和能夠隨受力情況發(fā)生明顯變化的結(jié)構(gòu)部件，均需設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，其中，所述能夠操縱的機(jī)構(gòu)部件包括：駕駛艙中的踏板、總矩桿、操縱桿和尾翼的槳葉；所述能夠隨受力情況發(fā)生明顯變化的結(jié)構(gòu)部件包括：直升機(jī)的主旋翼。

即在駕駛艙中的踏板、總矩桿、操縱桿和尾翼的槳葉均需設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，在直升機(jī)的主旋翼也需設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)。

具體可以采用如下的設(shè)置方法。

首先定義直升機(jī)的一個(gè)骨骼根節(jié)點(diǎn)，所述骨骼根節(jié)點(diǎn)設(shè)置于直升機(jī)的質(zhì)量中心處，作為直升機(jī)位置和姿態(tài)的參考點(diǎn)；

然后根據(jù)結(jié)構(gòu)布局將直升機(jī)分為機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙多個(gè)功能部分，每個(gè)部分均設(shè)置一個(gè)第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，用以表示直升機(jī)的基本構(gòu)型，所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)的配置與直升機(jī)的型號(hào)有關(guān)；

其他級(jí)別的分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)，對(duì)于與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，設(shè)置其與所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)靜止的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)幅度最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)；對(duì)于受力產(chǎn)生大變形的結(jié)構(gòu)，設(shè)置其與機(jī)體連接部分的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其相對(duì)位移偏離最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)。

其中，若配置的節(jié)點(diǎn)過(guò)多，則需明確是哪個(gè)功能部分的骨骼節(jié)點(diǎn)，如機(jī)艙第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)、機(jī)艙第二級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)。樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的說(shuō)明如圖3所示，其分支末端為最大相對(duì)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)或最大相對(duì)變形點(diǎn)。

構(gòu)建了直升機(jī)的骨骼節(jié)點(diǎn)后，可以計(jì)算出各骨骼節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)，則在可視化過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的每個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，將直升機(jī)不同部位的渲染效果與骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，即可對(duì)直升機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，以模擬直升機(jī)的真實(shí)飛行狀態(tài)。

本實(shí)施例中，S2中，所述操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

L_simulation＝f(L_input)，

其中：L_simulation表示操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置；

L_input表示外部設(shè)備的操縱位置；

f表示L_simulation和L_input的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行設(shè)定。

比如腳踏板的控制可由比例對(duì)應(yīng)關(guān)系L_simulation＝kL_input表示，即外部操縱設(shè)備到達(dá)位置L_input時(shí)，腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)經(jīng)k倍放大后到達(dá)位置L_simulation。

不同的設(shè)備在設(shè)置的時(shí)候可能有不同的計(jì)算關(guān)系。所以，L_simulation和L_input的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以根據(jù)不同的設(shè)備對(duì)計(jì)算關(guān)系進(jìn)行設(shè)定。

操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的改變主要是為了與外部設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)保持一致，為受訓(xùn)人員的真實(shí)操作提供相應(yīng)的可視化應(yīng)對(duì)方案。本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)，從而保持模型與外部設(shè)備的狀態(tài)一致性。

本實(shí)施例中，將操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的可動(dòng)行程與外部設(shè)備的操縱行程進(jìn)行同比例對(duì)應(yīng)，使二者的狀態(tài)保持一致。

本實(shí)施例中，S2中，所述與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，其中，尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

其中，聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指由駕駛艙操縱機(jī)構(gòu)直接控制的直升機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在真機(jī)中指能夠改變直升機(jī)飛行狀態(tài)的可控機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)主要根據(jù)駕駛艙內(nèi)相應(yīng)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改變，是飛行員駕駛意圖在機(jī)構(gòu)上的直接表現(xiàn)。比如尾舵、尾槳和直升機(jī)主旋翼，不同型號(hào)的直升機(jī)有不同種類的聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但作用都是實(shí)現(xiàn)直升機(jī)位置和姿態(tài)的調(diào)整，即直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)相對(duì)于全局坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)是指用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)是根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的，操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)通常與聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)較高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，其他級(jí)別的骨骼節(jié)點(diǎn)根據(jù)既定義的機(jī)構(gòu)功能進(jìn)行逐級(jí)計(jì)算。

其中，當(dāng)直升機(jī)在空中穩(wěn)定懸停時(shí)尾槳提供的力矩恰好與直升機(jī)主旋翼給機(jī)身的反向力矩平衡，所以直升機(jī)的偏航是靠調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)尾槳的輸出力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即調(diào)整直升機(jī)尾槳的槳矩。

本實(shí)施例中，通過(guò)尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)與腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)尾槳的槳矩的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)偏航的控制。

本實(shí)施例中，根據(jù)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)尾槳的骨骼節(jié)點(diǎn)的攻角與腳踏板行程之間的關(guān)系計(jì)算尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)。

具體地，所述尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體可以采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_{tail_rotor}＝f(l_{foot_pedal})，

其中：α_{tail_rotor}表示尾槳的攻角，單位是rad；

l_{foot_pedal}表示兩腳踏板的相對(duì)行程，單位是mm；

f表示α_{tail_rotor}和l_{foot_pedal}之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)直升機(jī)偏航方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行設(shè)定。

例如直升機(jī)偏航方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I_z，則欲使兩腳踏板的相對(duì)行程為l_{foot_pedal}時(shí)，可以控制飛機(jī)以角加速度為α進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其關(guān)系為α＝k₁·l_{foot_pedal}，則旋轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算方法為T(mén)＝I_z·α，同時(shí)旋轉(zhuǎn)力矩與尾槳的攻角存在一定關(guān)系，其與直升機(jī)的種類有關(guān)，其相關(guān)關(guān)系為α_{tail_rotor}＝k₂·T，則可知α_{tail_rotor}＝k₁·k₂·I_z·l_{foot_pedal}。

所以，可根據(jù)直升機(jī)偏航方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)定α_{tail_rotor}和l_{foot_pedal}之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)計(jì)算尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，具體可以采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中：表示操縱桿的指向，由沿機(jī)頭方向的俯仰和滾轉(zhuǎn)角度表示；

表示主旋翼周期變矩環(huán)的指向，方向與操縱桿一致；

θ_{tail_rudder}表示尾舵的擺角，單位是rad；

f表示操縱桿與尾舵和主旋翼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)飛控進(jìn)行設(shè)定。

例如，如下關(guān)系式：

其中，k₁₁、k₁₂、k₂₁、k₂₂、k₃₁、k₃₂可以由飛行控制率進(jìn)行設(shè)定。

主旋翼周期變槳矩和尾舵上下擺動(dòng)的共同作用實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)的俯仰、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主旋翼和尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)的變化與操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的指向有關(guān)，所以，本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)與操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)俯仰和滾轉(zhuǎn)方向的控制。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_blade＝f(θ_{total_torque})，

其中：θ_{total_torque}為總矩桿的角度，單位是rad；

α_blade為直升機(jī)各槳葉攻角變化量，排除周期變矩的影響，單位是rad；

f為θ_{total_torque}和α_blade之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)的總矩桿調(diào)節(jié)方式進(jìn)行設(shè)定。

總矩桿的調(diào)節(jié)方式主要是指使主旋翼的每個(gè)葉片發(fā)生同步的攻角變化，一般是由安裝在主旋翼軸上兩個(gè)變矩環(huán)之間的相對(duì)距離變化實(shí)現(xiàn)的。這里的f是根據(jù)不同的計(jì)算方法而不同，其最簡(jiǎn)單的方式就是比例放大方法，即α_blade＝kθ_{total_torque}。

當(dāng)調(diào)節(jié)總矩桿時(shí)，直升機(jī)每個(gè)槳葉的攻角會(huì)同時(shí)發(fā)生變化，調(diào)節(jié)直升機(jī)的升力，所以，本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)與主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)主旋翼總矩的調(diào)節(jié)。

S2中，所述受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，包括起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算以及主旋翼槳葉各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，其中，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)起落架與地面的接觸力進(jìn)行計(jì)算；所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)根據(jù)結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)特性進(jìn)行布置，當(dāng)受到載荷時(shí)，各骨骼節(jié)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角根據(jù)等效材料特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

受力機(jī)構(gòu)主要是指直升機(jī)的起落架以及其他產(chǎn)生接觸力的功能機(jī)構(gòu)，它在發(fā)生接觸的時(shí)候會(huì)發(fā)生變形以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，其各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算是根據(jù)接觸力進(jìn)行的；受力結(jié)構(gòu)主要是指直升機(jī)的主旋翼槳葉及其他承受氣動(dòng)力的功能結(jié)構(gòu)，它在直升機(jī)飛行過(guò)程中會(huì)根據(jù)不同氣動(dòng)特性發(fā)生相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形，其各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)是根據(jù)結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)特性進(jìn)行布置的，當(dāng)受到載荷時(shí)，各節(jié)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角根據(jù)等效材料特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，可以采用如下方法進(jìn)行計(jì)算：

A，根據(jù)直升機(jī)升力與重力的關(guān)系計(jì)算出起落架承受的接觸力，

B，對(duì)所述起落架進(jìn)行受力分析，根據(jù)所受接觸力，計(jì)算出相應(yīng)的兩個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)間應(yīng)承受的彈性阻尼力；

C，根據(jù)如下的彈性阻尼力的計(jì)算公式，反推得到兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)距離：

其中：F_{spring-damping}表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的彈性阻尼力；

K表示該力的彈性系數(shù)；

δ表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化量；

C表示該里的阻尼系數(shù)；

表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化率；

D，按照上述步驟，反復(fù)迭代實(shí)時(shí)更新，得到起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

起落架接觸地面時(shí)產(chǎn)生的接觸力將與重力、升力平衡，使直升機(jī)在地面保持平衡狀態(tài)，在豎直方向上的關(guān)系如下所示：

F_contact+F_lift＝G

其中：F_contact表示起落架與地面的接觸力；

F_lift表示直升機(jī)的升力；

G表示直升機(jī)的重力。

上述方法的步驟B和C，是一般動(dòng)力學(xué)仿真的基本迭代過(guò)程，其基本的計(jì)算方法，仿真結(jié)果的真實(shí)性與公式中的相關(guān)參數(shù)有關(guān)。

起落架除了具有支撐功能外，還可以使直升機(jī)在起落過(guò)程中有效緩解沖擊力，根據(jù)起落架的布局特點(diǎn)和功能特點(diǎn)，可以將其特定位置等效為兩個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)之間的一種彈性阻尼力。直升機(jī)起落架的緩沖原理如圖1所示。

其中，彈性阻尼力可分成兩部分：F_spring＝Kδ表示彈性力，主要用來(lái)平衡起落架與地面的接觸力；表示阻尼力，主要用來(lái)抵消起落過(guò)程沖擊引起的重力。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)，采用有限段方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下所示：

其中：表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的彈性阻尼力；

K_6×6表示彈性系數(shù)矩陣，C_6×6表示恢復(fù)系數(shù)矩陣；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)位移；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)速度；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)的初始力。

直升機(jī)主旋翼的槳葉屬于長(zhǎng)細(xì)柔性體，其主要特點(diǎn)是在不同力載荷條件下會(huì)發(fā)生很大的變形，其基本原理是材料力學(xué)的相關(guān)理論。但是，如果將槳葉按照材料力學(xué)的分析方法進(jìn)行分析，計(jì)算量過(guò)于龐大，在實(shí)時(shí)可視化仿真中需要兼顧計(jì)算量和系統(tǒng)運(yùn)行速度兩方面因素，所以按照有限段方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。

有限段方法是將柔性體分成首尾相接的若干個(gè)剛體段，再將相鄰兩剛體間用六自由度彈性阻尼力進(jìn)行連接，相應(yīng)的系數(shù)由材料力學(xué)特性在該點(diǎn)的等效作用來(lái)表示。其計(jì)算原理如圖2所示。

本發(fā)明實(shí)施例提供的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法在可視化仿真中的應(yīng)用如圖3所示。

具體實(shí)施例：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，對(duì)MH-60型黑鷹直升機(jī)(該機(jī)型的實(shí)物圖如圖4所示)進(jìn)行部件骨骼化建模，并應(yīng)用于動(dòng)態(tài)可視化仿真。按照如下步驟進(jìn)行實(shí)施：

步驟一，根據(jù)直升機(jī)的實(shí)物圖搭建三維可視化模型，如圖5所示；

步驟二，根據(jù)可視化仿真需求和直升機(jī)實(shí)際動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，設(shè)置直升機(jī)的骨骼節(jié)點(diǎn)，如圖6所示，具體地，首先定義一個(gè)直升機(jī)的骨骼根節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)直升機(jī)的結(jié)構(gòu)布局，以樹(shù)狀分支結(jié)構(gòu)的方式建立直升機(jī)的機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙上各活動(dòng)部件各級(jí)別的骨骼節(jié)點(diǎn)；

步驟三，根據(jù)發(fā)明提供的骨骼節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法，生成直升機(jī)各部位骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算方法，并將該方法輸入到程序算法中供運(yùn)算單元計(jì)算使用；

步驟四，根據(jù)直升機(jī)骨骼節(jié)點(diǎn)位置和姿態(tài)的實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果，將與骨骼相對(duì)應(yīng)的直升機(jī)部件在可視化仿真引擎中進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，這樣在可視化仿真中的直升機(jī)三維模型就可以根據(jù)駕駛員的操作和外界力環(huán)境的作用動(dòng)態(tài)改變相應(yīng)部位的形狀和狀態(tài)，如圖7所示。

需要說(shuō)明的是，由于本發(fā)明實(shí)施例提供的方法是為了實(shí)現(xiàn)直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真，用于仿真訓(xùn)練，所以，本發(fā)明實(shí)施例中涉及到的附圖，為了能夠更好的表示和說(shuō)明可視化仿真的逼真度，附圖中使用了背景色和彩色。

通過(guò)采用本發(fā)明公開(kāi)的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，通過(guò)對(duì)直升機(jī)的部件進(jìn)行骨骼化建模，使其能夠根據(jù)飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地計(jì)算相對(duì)位置，并進(jìn)行直升機(jī)的動(dòng)態(tài)可視化仿真，為受訓(xùn)人員提供了一個(gè)與真機(jī)駕駛狀態(tài)高度一致的沉浸式操作環(huán)境，大大提升了直升機(jī)訓(xùn)練的效果。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例提供的方法步驟的時(shí)序可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也可根據(jù)實(shí)際情況并發(fā)進(jìn)行。

上述實(shí)施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)設(shè)備可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于執(zhí)行上述各實(shí)施例方法所述的全部或部分步驟。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如：個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能移動(dòng)終端、智能家居設(shè)備、穿戴式智能設(shè)備、車載智能設(shè)備等；所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如：RAM、ROM、磁碟、磁帶、光盤(pán)、閃存、U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、存儲(chǔ)卡、記憶棒、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)等。

最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。