【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分布式仿真，具体涉及一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算系统及方法。
技术介绍
1、分布式仿真技术能够充分利用现有的仿真资源，将已有设施、成果、模型和工具集成使用，补充仿真要素，以低成本实现高复杂度的仿真场景。为保证复杂场景中实体运动、对抗的真实性，需要实现实体位置和姿态的精确同步，各个仿真节点需要频繁发送实体信息，随着仿真场景逐渐丰富，仿真节点数量的大规模增加，数据量明显增多，导致网络拥堵，传输延迟增加，最终导致仿真节点间的数据同步难以实现，影响系统运行。
2、通常采用航迹推算算法（dead reckoning，简称dr）在保证实体位置姿态同步的同时，降低网络传输数据量。每个仿真节点的航迹推算节点以较低的频率发送仿真节点自身状态基础数据（位置、姿态等数据），同时根据接收到的其他航迹推算节点的低频率状态基础数据，以较高的频率推算其他仿真节点的状态基础数据。
3、在分布式仿真系统中使用航迹推算算法时，一个仿真节点实时高频率生成仿真实体的状态基础数据，与其互联的航迹推算节点既是本地仿真实体状态基础数据的发端，又是运行在其他仿真节点的仿真实体状态基础数据的收端。在这样的关系中，一个航迹推算节点需要进行多个仿真实体的航迹推算计算，因此航迹推算方法的计算量是此类方法的关注重点。
4、对于飞行器类目标，需要对6自由度信息（3个位置参数、3个姿态参数，通常为欧拉角）进行航迹推算，多于地面、海面目标2～3自由度的推算计算量。由于3个欧拉角通常无法直接进行加法和数乘运算，常规方法进行3个姿态参数计
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算系统及方法，能够有效降低各航迹推算节点进行多个仿真实体的6自由度航迹推算的计算量。
2、为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算系统，包括多个航迹推算节点，每个航迹推算节点与本地仿真节点和分布式仿真系统网络连接，用于从本地仿真节点接收本地仿真实体的状态基础数据，并且从分布式仿真系统网络接收非本地仿真实体的状态基础数据，推算各仿真实体的6自由度航迹，所述状态基础数据包括时间戳、质心特征点的位置信息、速度信息和姿态欧拉角，所述航迹推算节点包括：
3、推算坐标计算单元，根据状态基础数据中的速度信息计算仿真实体的质心特征点和非质心特征点在当前时刻的推算坐标；
4、初步推算姿态矩阵计算单元，根据质心特征点和非质心特征点在当前时刻的推算坐标计算初步推算姿态矩阵；
5、修正推算姿态矩阵计算单元，根据非质心特征点相对质心特征点的坐标确定非质心特征点在航迹推算过程中的不确定系数，并且计算非质心特征点与质心特征点的连线夹角相对90°的偏离值，根据不确定系数和偏离值确定修正旋转矩阵，根据修正旋转矩阵和初步推算姿态矩阵，得到修正推算姿态矩阵；
6、本地仿真实体状态基础数据判断和发送单元，根据修正推算姿态矩阵得到非质心特征点的修正推算坐标，根据状态基础数据中的质心特征点的位置信息和姿态欧拉角，计算非质心特征点在当前时刻的真实坐标，计算质心特征点的真实坐标与质心特征点的推算坐标的差值或非质心特征点的修正推算坐标与真实坐标的差值是否超出阈值，若超出阈值则向分布式仿真系统网络发送本地仿真实体最新的状态基础数据；
7、非本地仿真实体状态基础数据计算和发送单元，根据修正推算姿态矩阵计算非本地仿真实体当前时刻的姿态欧拉角，将非本地仿真实体的质心特征点推算坐标和当前时刻的姿态欧拉角与接收到的状态基础数据中的速度信息与时间戳一起，组成非本地仿真实体当前时刻的状态基础数据，发送至本地仿真节点。
8、本专利技术的另一个方面提供一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算方法，利用上述的系统进行6自由度航迹推算，包括：
9、推算坐标计算步骤，根据状态基础数据中的速度信息计算仿真实体的质心特征点和非质心特征点在当前时刻的推算坐标；
10、初步推算姿态矩阵计算步骤，根据质心特征点和非质心特征点在当前时刻的推算坐标计算初步推算姿态矩阵；
11、修正推算姿态矩阵计算步骤，根据非质心特征点相对质心特征点的坐标确定非质心特征点在航迹推算过程中的不确定系数，并且计算非质心特征点与质心特征点的连线夹角相对90°的偏离值，根据不确定系数和偏离值确定修正旋转矩阵，根据修正旋转矩阵和初步推算姿态矩阵，得到修正推算姿态矩阵；
12、本地仿真实体状态基础数据判断和发送步骤，根据修正推算姿态矩阵得到非质心特征点的修正推算坐标，根据状态基础数据中的质心特征点的位置信息和姿态欧拉角，计算非质心特征点在当前时刻的真实坐标，计算质心特征点的位置信息与质心特征点的推算坐标的差值或非质心特征点的修正推算坐标与真实坐标的差值是否超出阈值，若超出阈值则向分布式仿真系统网络发送本地仿真实体最新的状态基础数据；
13、非本地仿真实体状态基础数据计算和发送步骤，根据修正推算姿态矩阵计算非本地仿真实体当前时刻的姿态欧拉角，将非本地仿真实体的质心特征点推算坐标和当前时刻的姿态欧拉角与接收到的状态基础数据中的速度信息与时间戳一起，组成非本地仿真实体当前时刻的状态基础数据，发送至本地仿真节点。
14、根据本专利技术上述方面的用于分布式仿真的6自由度航迹推算系统及方法，能够有效降低各航迹推算节点进行多个仿真实体的6自由度航迹推算的计算量。
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1.一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算系统，其特征在于，包括多个航迹推算节点，每个航迹推算节点与本地仿真节点和分布式仿真系统网络连接，用于从本地仿真节点接收本地仿真实体的状态基础数据，并且从分布式仿真系统接收非本地仿真实体的状态基础数据，推算各仿真实体的6自由度航迹，所述状态基础数据包括时间戳、质心特征点的位置信息、速度信息和姿态欧拉角，所述航迹推算节点包括：
2.一种用于分布式仿真的6自由度航迹推算方法，其特征在于，利用权利要求1所述的系统进行6自由度航迹推算，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，非质心特征点包括设置在仿真实体前方的前方特征点和设置在仿真实体右方的右方特征点，前方特征点与质心特征点的连线作为飞行器坐标系的x轴，右方特征点与质心特征点的连线作为飞行器坐标系的y轴。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述推算坐标计算步骤包括：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初步推算姿态矩阵计算步骤包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述修正推算姿态矩阵计算步骤包括：
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