一种大气数据测量系统及方法与流程

本发明属于大气数据测量，更具体地，涉及一种大气数据测量系统及方法。

背景技术：

1、大气数据系统负责提供飞行过程中所需的关键大气参数，包括但不限于指示空速、真空速、飞行速度、气压高度、马赫数、大气总温、大气静温等。这些参数是无人机飞行控制系统、发动机控制系统、导航系统和仪表显示系统等正常工作的基础，对于保障飞行安全、提高飞行效率具有重要意义。

2、高空低速无人机具有重量轻、速度慢、抗风能力相对较弱等特点。这些特点使得无人机在飞行过程中容易受到风速等外界因素的影响，从而导致地速与空速的差异较大。因此，对于高空低速无人机而言，实时、准确地测量大气数据参数显得尤为重要。

3、传统的大气数据计算机其对于高空低速环境下大气数据的测量，存在测量范围不够及测量精度差等问题。

4、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种大气数据测量系统及方法，实现解决传统的大气数据计算机其对于高空低速环境下大气数据的测量，存在测量范围不够及测量精度差等问题，提高高空低速环境下大气数据的测量精度。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种大气数据测量系统及方法。

3、根据本发明的第一方面，提出了一种大气数据测量系统，包括：

4、五孔探针式空速管，所述五孔探针式空速管的五孔测量点呈十字性分布，所述五孔探针式空速管侧面设有多个贯通测量点；

5、三路差压传感器，用于测量所述五孔测量点的上测点和下测点的第一压力差；测量所述五孔测量点的左测点和右测点的第二压力差；测量所述五孔测量点的中间测点和所述贯通测量点的第三压力差；

6、一路绝压传感器，用于测量所述五孔测量点的中间测点的绝对压力；

7、大气温度测量模块，用于测量大气温度；

8、控制器，与所述三路差压传感器、一路绝压传感器和大气温度测量模块电连接，用于基于所述第一压力差、所述第二压力差、所述第三压力差、所述绝对压力和所述大气温度采用数据融合算法解算大气数据；

9、二次电源，用于向所述大气数据测量系统提供电源。

10、可选地，所述大气数据包括：

11、攻角、侧滑角、大气高度、空速和大气静温。

12、可选地，基于所述第一压力差解算攻角，基于所述第二压力差解算侧滑角，基于所述第三压力差解算空速，基于所述绝对压力解算大气高度，基于所述大气温度解算大气静温。

13、可选地，所述大气温度测量模块包括：

14、大气温度传感器，用于测量大气温度；

15、温度采集电路，由σδ调制器和数字滤波器组成，与所述大气温度传感器电连接，用于采集所述大气温度传感器的大气静温的模拟信号，并将所述模拟信号转变为数字信号发送到所述控制器。

16、可选地，还包括：

17、温度传感器，用于采集所述控制器所处电路板的温度，并将所述温度发送到所述控制器；

18、第一加热电路，所述控制器基于所述温度通过所述第一加热电路加热所述控制器。

19、可选地，还包括：

20、第二加热电路，用于加热所述五孔探针式空速管。

21、可选地，还包括：

22、通讯电路，分别与所述控制器和飞控计算机通讯连接，用于所述控制器和飞控计算机进行通讯。

23、可选地，还包括：

24、所述通讯电路采用flexray加rs422&rs485双余度总线通信设计。

25、可选地，所述数据融合算法包括：

26、神经网络算法。

27、根据本发明的第二方面，提出了一种大气数据测量方法，基于第一方面任一项所述的大气数据测量系统，包括：

28、基于三路差压传感器测量五孔探针式空速管的五孔测量点的上测点和下测点的第一压力差、左测点和右测点的第二压力差、中间测点和贯通测量点的第三压力差；

29、基于一路绝压传感器测量所述五孔测量点的中间测点的绝对压力；

30、基于大气温度测量模块测量大气温度；

31、基于所述第一压力差、所述第二压力差、所述第三压力差、所述绝对压力和所述大气温度采用数据融合算法解算大气数据。

32、本发明的有益效果在于：本发明通过五孔探针式空速管前端十字状的五孔差压测量点布局，通过三路差压传感器测量五孔测量点的上测点和下测点的第一压力差；测量五孔测量点的左测点和右测点的第二压力差；测量五孔测量点的中间测点和贯通测量点的第三压力差，通过一路绝压传感器测量五孔测量点的中间测点的绝对压力，通过大气温度测量模块测量大气温度，实现传统大气数据系统无法实现的高空低速环境下的大气信息测量，采用数据融合算法解算大气数据实现空速低于4m/s和高度300000米的大气数据解算，能够准确和可靠地解算大气数据，为飞行器的飞行控制、导航、性能评估等提供重要的基础数据支持。

33、本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种大气数据测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，所述大气数据包括：

3.根据权利要求2所述的大气数据测量系统，其特征在于，基于所述第一压力差解算攻角，基于所述第二压力差解算侧滑角，基于所述第三压力差解算空速，基于所述绝对压力解算大气高度，基于所述大气温度解算大气静温。

4.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，所述大气温度测量模块包括：

5.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的大气数据测量系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的大气数据测量系统，其特征在于，所述数据融合算法包括：

10.一种大气数据测量方法，基于权利要求1-9任一项所述的大气数据测量系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种大气数据测量系统及测量方法。该系统包括：五孔探针式空速管，五孔探针式空速管的五孔测量点呈十字性分布，五孔探针式空速管侧面设有多个贯通测量点；三路差压传感器，用于测量五孔测量点的上测点和下测点的第一压力差；测量五孔测量点的左测点和右测点的第二压力差；测量五孔测量点的中间测点和贯通测量点的第三压力差；一路绝压传感器，用于测量五孔测量点的中间测点的绝对压力；大气温度测量模块，用于测量大气温度；控制器，用于基于第一压力差、第二压力差、第三压力差、绝对压力和大气温度采用数据融合算法解算大气数据。本发明能够实现空速低于4m/s和高度300000米的大气数据解算，提高了高空低速环境下大气数据的测量精度。

技术研发人员：曹鑫磊,梁东,吕建良,杨涛
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6