[发明专利]一种大气数据计算机及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于航空电子领域，更具体的说是涉及一种大气数据计算机系统及其实现方法。

背景技术

大气数据计算机用于飞机飞行的控制和导航，能够给飞机提供大气总温数据、大气静温数据、大气静压数据、大气全压数据、气压高度数据、真空速数据、指示空速数据、马赫数、气流方向、升降速度和相对高度数据，这些数据统称为大气数据。

其中，大气总温是指飞机飞行中大气被压缩后驻点处的大气温度；大气静温是指飞机飞行中周围未受扰动的大气温度；大气静压是理想的不可压缩的气体作用在单位面积上的力；大气动压是理想的不可压缩的气体到达驻点时作用在单位面积上的力；大气全压是静压和动压之和；气压高度是指飞机距标准气压平面的高度，其中，标准气压平面指标准状态为760mmHg、温度为288.15K、密度为1.225kg/m3的平均海平面；真空速是指飞机相对迎面气流的速度；指示空速是指将真空速归化到海平面的值，即不考虑大气密度随高度的变化，将静压和气温都看成常数，分别等于海平面标准大气的静压和气温，通过测量动压而得到的空速；马赫数是飞机真空速与所在高度的音速之比；升降速度是指每秒钟气压高度的变化速度；相对高度是指飞机相对于起飞前的机场的气压高度。

目前，国内使用的大气数据计算机主要由中航集团161厂和221厂生产，其技术一直处于保密状态，相关的信息不得而知。

根据国防工业出版社于1992年出版的《大气数据计算机系统》(肖建德编)的介绍，国外目前使用的大气数据计算机分为模拟大气数据计算机和数字大气数据计算机。其中，模拟大气数据计算机主要采用机械式和模拟电路的方式实现对大气数据的测量；数字大气数据计算机主要采用一片16位的Z8002微处理器作为核心部件，用数字处理的方式实现对大气数据的测量。

根据外场试验发现，国内目前使用的大气数据计算机体积和重量较大，低空气压高度数据跳变的幅度较大，数据处理的时间较长。

发明内容

本发明的目的在于克服国内目前使用的大气数据计算机体积和重量较大、低空气压高度数据跳变的幅度较大、数据处理的时间较长的缺点，提供一种利用现代集成度高、运算速度快的数字电路集构成的大气数据计算机及其实现方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：大气数据计算机包括气压传感器组件和数字信号处理组件这两个基本的功能模块，其中，气压传感器组件包括全压传感器、静压传感器和第一微处理器，第一微处理器能对采样数据进行温度补偿；数字信号处理组件包括第二微处理器，该第二微处理器通过选通信号，分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据，以及温度传感器输出的实测温度数据。

气流方向传感器可以作为用户的选配件，在此基础上还可以增加GPS接收机组件，该GPS接收机组件包括GPS接收机天线、高频馈线电缆和GPS接收机板。

在飞机的外面安装全压管、静压管、温度传感器以及气流方向传感器，其中，全压管和静压管在飞机内部通过软管或硬管分别连接大气数据计算机外壳上的全压连接器和静压连接器，保证外部的气压传导到全压传感器和静压传感器，温度传感器和气流方向传感器分别通过导线或电缆连接数字信号处理组件。其中，全压管是开口向着飞机飞行方向的金属管，静压管是开口向着飞机侧面或后面的金属管，软管可采用橡皮管，硬管可采用铝塑管。

第二微处理器分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据、温度传感器输出的实测温度数据、气流方向传感器输出的气流方向数据，以及飞机导航计算机输出的机场气压数据，利用数学公式对这些数据进行计算和处理，可以得到大气总温、大气静温、大气静压、大气全压、气压高度、真空速、指示空速、升降速度、相对高度和气流方向角度，再将得到的数据转换成RS422格式的数据，通过一路RS422串行接口发送给工控机或其它需要这些数据的交联设备。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明采用现代集成度高、运算速度快的数字电路，取代大量的模拟分离器件，将大气数据计算机的气压传感器部分和处理器电路部分做成两个基本的功能模块，每个功能模块用一片微处理器进行处理，既提高了信号处理的实时性，减小了低空气压高度数据跳变的幅度，又减小了系统的体积、重量和功耗、增加了系统的扩展性。