[发明专利]一种嵌入式大气数据传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式大气数据传感系统，特别是涉及嵌入式大气数据传感系统一体化设计方法，属于嵌入式大气数据传感技术新领域。

背景技术

传统测量飞行参数使用空速管和风标的方法，对飞机隐身性能极大影响；增加空速管，改变飞行器外形，对飞行器本体气动参数产生影响，导致升阻比下降；同时在高超声速状态下气动热的问题难以解决，并且不能够实时测量，使得飞行大气数据不能够得到及时的反馈。

发明内容

本发明解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种嵌入式大气数据传感系统，能够实时测量飞行器表面气流信号和温度信号以及实时解算飞行大气数据，从而使得测量精确并及时反馈信息。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种嵌入式大气数据传感系统，包括：若干个测压结构、与测压结构数量相等的压力传感器、解算电路单元、电源、控制串口和遥测串口；其中，每个测压结构通过导气管与其相对应的压力传感器相连接；所述解算电路单元与若干个压力传感器相连接；所述电源与所述解算电路单元相连接；所述控制串口和所述遥测串口分别与所述解算电路单元相连接；所述测压结构将飞行器表面的气体通过导气管传输给所述压力传感器，所述压力传感器通过气体解算出气压信号和温度信号，并传输给所述解算电路单元，所述解算电路单元首先从所述控制串口接收到自检指令信号，所述解算电路单元根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则通过控制串口和遥测串口发出自检正常信号；然后所述解算电路单元从所述控制串口接收到解算指令信号，所述解算电路单元在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，然后通过控制串口和遥测串口将气压信号、温度信号和飞行大气数据传输给外部系统。

上述嵌入式大气数据传感系统中，所述测压结构包括复合材料套和金属转接头；其中，所述复合材料套与所述金属转接头相连接；所述复合材料套与飞行器外壁相连接；所述金属转接头与所述导气管相连接。

上述嵌入式大气数据传感系统中，所述金属转接头包括圆台部和导管；其中，所述圆台部和所述导管相连接；所述导管与所述导气管相连接；所述导管为“f”型。

上述嵌入式大气数据传感系统中，所述解算电路单元包括DSP单元和FPGA单元；其中，所述控制串口和所述遥测串口分别与所述FPGA单元相连接；所述DSP单元与所述FPGA单元相连接；所述FPGA单元从所述控制串口接收到自检指令信号并传输给所述DSP单元，所述FPGA单元从所述压力传感器接收到气压信号和温度信号并传输给所述DSP单元，所述DSP单元根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则将自检正常信号传输给所述FPGA单元，所述FPGA单元通过控制串口和遥测串口发出自检正常信号；所述FPGA单元从所述控制串口接收到解算指令信号并传输给所述DSP单元，所述FPGA单元从所述压力传感器接收到气压信号和温度信号并传输给所述DSP单元，所述DSP单元在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，将自检正常信号传输给所述FPGA单元，所述FPGA单元通过控制串口和遥测串口发出气压信号、温度信号和飞行大气数据。

上述嵌入式大气数据传感系统中，所述电源包括一级隔离降压单元、二级电压隔离单元和二级电压转换单元；其中，所述一级隔离降压单元分别和所述二级电压隔离单元、所述二级电压转换单元连接；所述二级电压隔离单元和解算电路单元连接；所述二级电压转换单元和解算电路单元连接；所述一级隔离降压单元对输入电压进行一次降压和电源隔离处理，将降压后的电压传输给二级电压隔离单元和所述二级电压转换单元；所述二级电压隔离单元将一级隔离降压单元输出电压进行隔离后，提供所述解算电路单元供电；所述二级电压转换单元将一级隔离降压单元输出电压转换为多种电压，提供所述解算电路单元供电。

上述嵌入式大气数据传感系统中，所述飞行大气数据包括静压、动压、马赫数、攻角和侧滑角。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明实时测量飞行器表面气流信号和温度信号，DSP单元和FPGA单元在线实时解算飞行大气数据，飞行大气数据可用于闭环控制；

(2)本发明的电源隔离设计，确保系统可靠性；

(3)本发明的测压结构设置于飞行器的壁内，从而不影响飞行器隐身性能；不产生额外的防热问题、不改变飞行器外形，对飞行器本体气动参数不产生影响；