[发明专利]一种飞机综合备份电子仪表系统

权利要求书

1.一种飞机综合备份电子仪表系统，其特征在于，包括机载大气数据、惯导数据处理计算机模块，大气数据采集模块，惯导数据采集模块，接口信号处理模块和显示模块，所述机载大气数据、惯导数据处理计算机模块分别与所述大气数据采集模块，所述惯导数据采集模块，所述接口信号处理模块和所述显示模块相连，

所述机载大气数据、惯导数据处理计算机模块采用特定的大气解算算法和航姿解算算法，处理来自所述大气数据采集模块和所述惯导数据采模块上传的数据，得到飞机的飞行数据信息；也能够接收和处理所述接口信号处理模块传输的机上信号和自检信号；最后将处理之后的数据信息发送至所述显示模块；

所述大气数据采集模块测量飞机飞行时全压管和静压管的压力值，再通过高精度的大气测量电路进行处理，最后发送给所述机载大气数据、惯导数据处理计算机模块；

所述惯导数据采集模块用于测量飞机轴向角速率和倾角，再通过高精度的惯导测量电路进行处理，最后发送给所述机载大气数据、惯导数据处理计算机模块；所述大气数据采集模块包括全压传感器、静压传感器和大气测量电路，所述全压传感器和所述静压传感器分别与所述大气测量电路相连，且所述全压传感器和所述静压传感器分别用于测量飞机总压管和静压管的压力值；

所述的大气解算算法通过采集飞机总压管和静压管的压力值，依据这两个压力值，采用大气参数解算过程实时解算飞机的气压高度、指示空速和飞机的升降速：

大气参数解算算法如下，包括传感器误差补偿和大气参数解算两部分；采用压力传感器的输出方程计算实际测得的压强值，如公式(1)所示：

P＝∑_i∑_jK_ij·xⁱ·y^j (1)

式中K_ij为误差系数，P为实际测得的压强值，xⁱ为压力传感器输出频率，y^j为压力传感器温度；

采用静压传感器，通过公式(1)计算即可获得静压，根据大气高度公式(2)可以计算出相对气压高度；

式中，P_s为静压，P_SL为一个标准大气压，即P_SL＝101325Pa，H为相对气压高度，Z为几何高度，R_e是地球半径；获得相对气压高度H后，然后采用相对气压高度H对时间求导即可得出飞机升降速；

空速主要与静压和动压有关，其关系式可表示为：

其中，γ为绝对热度，取值1.403；

由上式得出空速的计算公式为：

ρ＝ρ_SL*W^4.2559 (5)

其中，P_D为动压，P_S为静压，V是空速，P_SL＝101325Pa，ρ是指大气密度，ρ_SL为标准大气压下的大气密度，ρ_SL＝1.2250kg/m³，绝对热度γ＝1.403；

在空速计算公式中，将飞机所在处的大气静压、大气密度看作常数，并分别等于国际标准大气中所规定的标准海平面上的大气静压和密度，即P_S＝P_SL，所得的速度即为指示空速。

2.根据权利要求1所述的飞机综合备份电子仪表系统，其特征在于，所述惯导数据采集模块包括三个MEMS陀螺、两个MEMS倾角仪和惯导测量电路，所述三个MEMS陀螺分别布置在相互垂直的三个平面上，从而能测得每个平面上的飞机的转动角速度；所述两个MEMS倾角仪布置在与飞机飞行方向垂直的两个平面上，分别测量每个平面上的倾角。

3.根据权利要求2所述的飞机综合备份电子仪表系统，其特征在于，所述惯导数据采集模块利用高精度的MEMS陀螺和MEMS倾角仪对飞机三轴角速率和两轴倾角进行测量，所述的航姿解算算法将四元数和三轴陀螺零位作为状态量，将倾角仪的输出作为测量量，通过扩展卡尔曼滤波算法或其他滤波算法对状态量进行估计，实时进行姿态更新，得到飞机的俯仰角和横滚角信息。