[发明专利]基于集成式微型大气数据模块的全速域大气数据解算方法

说明书

本发明公开了基于集成式微型大气数据模块的全速域大气数据解算方法，涉及嵌入式大气数据测量技术领域，该算法通过线性插值提供了一种将离散的风洞校准数据扩展为连续的数据的方法；以马赫数为判别依据，通过残差收敛的方法提供了一种提高大气参数解算精度的方式。该算法流程简洁有效，计算效率高，解算结果精度较高，适用于低功耗的机载集成式大气数据模块。

技术领域

本发明涉及大气参数测量领域，尤其涉及了基于集成式微型大气数据模块的全速域大气数据解算方法。

背景技术

随着航空航天飞行器不断向高速高空发展，高超声速航空航天飞行器对大气层内飞行时，迎角、侧滑角、空速和动压等大气参数的精准测量提出了更高的要求。传统的航空飞行器所使用的风标式传感器，存在机械部件多、动态特性差的缺点；传统的航天飞行器使用的惯导系统，则存在测量累计误差逐渐增大的缺点。基于嵌入式大气数据传感系统技术(Flush Air Data Sensing System)的测量方式近年来成为国内外大气参数测量研究的热点，其具有不破坏飞行器表面气动外形、受气动热效应影响小、精度高以及响应速度快的特点。

目前，国外搭载FADS技术的验证机已进行飞行验证，同时对嵌入式大气数据传感系统技术的机理研究已具备一定基础，国内对于FADS技术的研究基本停留在理论阶段和原理样机试制阶段。普遍使用“压力传感器——电脑”的搭配方式，由传感器进行数据采集，电脑进行大气数据的解算与传输，该方案体积大、部件多，不适合在飞行器上搭载，解算算法对解算单元的性能要求较高。

目前，国内并未见到可适用于集成化、小型化、运算能力相对有限的集成式大气数据模块的可测量高超声速飞行器全速域大气数据解算方法。

发明内容

本发明提供基于集成式微型大气数据模块的全速域大气数据解算方法，能够结合风洞校准试验结果，为高超声速飞行器提供可行的、连续的全速域数据解算算法，计算效率高，涉及的计算量有限。

基于集成式微型大气数据模块的全速域大气数据解算方法，包括：

S1、将测量压力数据带入无量纲系数C_Ma的经验公式，求得无量纲系数C_Ma的值，再根据C_Ma和飞行器马赫数的关系得到飞行器马赫数，即空速的粗略值Ma₀，将空速的粗略值Ma₀标记为计算初值Ma_i-1；

S2、以所述计算初值Ma_i-1为输入值，根据气动数据库中搭载的风洞试验给定马赫数下的迎角α^A、侧滑角β^A以及马赫数Ma^A等大气数据，与气动数据库中风洞试验得到的无量纲系数C_α^A、C_β^A间的映射关系，利用线性差值算法以及多项式最小二乘法，拟合得到空速为Ma_i时，飞行器迎角α、侧滑角β的解算公式；

S3、将所述空速为Ma_i时，测量得到的压力数据P₁、P₂、P₃、P₄、P₅根据测压孔的分布规律组合为无量纲系数C_α、C_β，利用C_α、C_β解算迎角α、侧滑角β；

S4、利用所述压力数据和所述气动数据库中搭载的风洞校准试验给定的迎角α^A、侧滑角β^A与风洞校准试验得到的无量纲修正系数C_o^A和C_q^A间的对应关系，利用线性差值算法以及多项式最小二乘法，拟合得到空速为Ma_i时，无量纲修正系数C_o和C_q的解算公式；