嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)及其算法研究.pdf

1、嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感（Flush Airdata Sensing, FADS）系統(tǒng)是一種依靠嵌入在飛行器前端的壓力傳感器陣列來(lái)測(cè)量飛行器表面的壓力分布，并由此壓力分布間接獲得飛行參數(shù)的飛行數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的基于空速管的大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)相比，F(xiàn)ADS系統(tǒng)在精度、可靠性、適應(yīng)范圍上都具有更大的優(yōu)勢(shì)。 飛行器表面的壓力分布是大氣數(shù)據(jù)（迎角、側(cè)滑角、動(dòng)壓、靜壓）的非線性函數(shù)，這個(gè)函數(shù)主要可以從空氣動(dòng)力學(xué)模型得到。通過(guò)對(duì)該數(shù)學(xué)模型的求解

2、，可以解出大氣數(shù)據(jù)。在求解之后，還需要進(jìn)行校正。一般是先通過(guò)三點(diǎn)法求解當(dāng)?shù)赜呛彤?dāng)?shù)貍?cè)滑角，然后用迭代算法求解動(dòng)壓和靜壓，最后采用多項(xiàng)式擬合的方法進(jìn)行校正。這種方法包括迭代運(yùn)算，運(yùn)算速度較慢，而且收斂性的分析很困難。用多項(xiàng)式擬合的方法進(jìn)行的迎角和側(cè)滑角的校正精度較高，但是對(duì)于形壓系數(shù)的校正擬合效果不能令人滿意，影響校正的精度。同時(shí)多項(xiàng)式擬合實(shí)際上包括過(guò)多的系數(shù)（因?yàn)槊總€(gè)系數(shù)都是馬赫數(shù)的函數(shù)），校正工作極其繁瑣。 針對(duì)上述不足之處

3、，論文的后半部分提出了關(guān)于FADS系統(tǒng)的改進(jìn)算法。其中包括： 1.應(yīng)用最小二乘法，對(duì)馬赫數(shù)的泰勒求解公式進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的求解公式采用5次多項(xiàng)式即可在精度上優(yōu)于原有的9次多項(xiàng)式，可以提高運(yùn)算速度； 2.提出應(yīng)用廣義逆矩陣簡(jiǎn)化非線性方程組：在已經(jīng)求解出迎角與側(cè)滑角的前提下，直接從原始的壓力向量中提取出總壓，并且提出了動(dòng)壓修正比的概念?？倝骸?dòng)壓修正比，與迎角和側(cè)滑角一起，包括了計(jì)算動(dòng)壓和靜壓的足夠信息，并且在求解精度上

4、是原始方程組的最小二乘解。這樣后續(xù)計(jì)算不再依賴原始的壓力向量，簡(jiǎn)化了計(jì)算； 3.提出改進(jìn)的迭代算法求解動(dòng)壓、靜壓和馬赫數(shù)：改進(jìn)的迭代算法只有一個(gè)迭代變量，有利于分析迭代算法的收斂性，并且提高運(yùn)算速度； 4.提出應(yīng)用BP網(wǎng)絡(luò)求解動(dòng)壓和靜壓以及進(jìn)行校正：由于訓(xùn)練是飛行前進(jìn)行的，因此對(duì)實(shí)時(shí)性沒(méi)有影響。相反，BP網(wǎng)絡(luò)避免了迭代運(yùn)算，大大的提高了運(yùn)算速度和可靠性。另外，應(yīng)用BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正具有較高的擬合精度和可靠性；