大气数据计算机(Air data computer),是一种多输入多输出的机载综合测量系统,。通过机载传感器获得少量的原始传感信息,如大气压强、动态气压、飞机迎角、总温等数据计算出与大气数据相关的参数,如飞机的飞行高度、高度偏差、升降速度...
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大气数据计算机(Air data computer),是一种多输入多输出的机载综合测量系统,。通过机载传感器获得少量的原始传感信息,如大气压强、动态气压、飞机迎角、总温等数据计算出与大气数据相关的参数,如飞机的飞行高度、高度偏差、升降速度、真实空速、指示空速、马赫数、总温、真实静压、大气静温、真实迎角及侧滑角等,送给座舱显示、飞行控制、导航等机载系统。[1]。无人驾驶飞机(英文缩写:Unmanned Aerial Vehicle)较载人飞机相比具有成本低,机动性强,生存能力强等优点,在军用与民用两方面都具有重要的应用价值[2]。飞机通过依赖空气飞行,所以对大气数据的准确采集是保证飞机正常飞行的关键因素。在现代及未来的高科技战场上,在满足可靠性及稳定性的基础上无人机的机载设备越来越向微型化,低成本以及低功耗方面发展,而目前一些传统大气数据计算机在重量,体积,精度以及功耗上越来越难以满足无人机对其的要求[3]。根据无人机对大气数据计算机微型化、抗干扰能力强、精度高等需求的特点,本文介绍并设计了一种基于数字输出MEMS传感器的微型大气数据计算机的实现方法。系统通过数字式MEMS传感器获得原始的大气数据传感参数,然后采用温度补偿,线性插值算法解算出飞机的空速大小,飞行高度,以及温度大小。通过设计一种基于∑-△调制原理的旋转变压器解调方法解算出无人机的风标式迎角及侧滑角大小。最后系统通过CAN及RS422总线双余度亢余通信方式将数据输出至飞控计算机及其他机载设备。本文首先介绍了数字式大气数据计算机的整体设计原理,系统结构,器件选型以及通信方法。然后分别对该大气数据计算机的三个系统模块的软硬件设计进行详解,即大气参数数据采样及解算系统,迎角、侧滑角系统测量模块,基于CAN与RS422总线双余度亢余通信系统。其中基于∑-△的旋变解调迎角侧滑角系统是该大气数据计算机的重点和难点,为了满足无人机中风标式迎角侧滑角传感器对旋转变量测量要求精度高,稳定性好,反应速度快的特点,本文设计一种基于∑-△调制技术的旋转变压器解调方案对迎角及侧滑角进行测量,通过采用∑-△过采样技术结合数字抽取滤波的方法解决了一般旋转变压器轴角变换专用解调芯片的解调结果精度低,速度慢的问题,有效提高了系统整体的测量精度和效率。最后通过对大气数据计算机各个系统模块进行测试对比,测试结果表明该系统精确度高,稳定可靠能够满足整个无人机的设计要求,目前该设备已经做出样机并处于试用阶段。
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