本發(fā)明涉及飛行器導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法。

背景技術(shù)：

由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)無法測量大氣參數(shù)，為滿足現(xiàn)代飛行器高精度控制需求，現(xiàn)代飛行器廣泛采用了大氣測量系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的大氣測量系統(tǒng)通常采用基于壓力測量的置于飛行器外部的空速管或攻角、側(cè)滑角傳感裝置。對于需要高速再入大氣的飛行器而言，傳統(tǒng)的大氣測量系統(tǒng)無法適應(yīng)大攻角飛行狀態(tài)，前端及側(cè)緣探出的測量裝置會引起橫向不穩(wěn)定甚至失控發(fā)散，并同時產(chǎn)生很大的熱流，對結(jié)構(gòu)和防熱帶來巨大風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，解決傳統(tǒng)的大氣測量系統(tǒng)無法適應(yīng)大攻角飛行狀態(tài)，容易引起橫向不穩(wěn)定甚至失控發(fā)散，產(chǎn)生很大的熱流的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，該方法具體包括如下步驟：

設(shè)定FADS大氣特征參數(shù)Δρ^*和ΔT^*，其中分別為北天東坐標(biāo)系下的大氣運(yùn)動速度，Δρ^*為大氣密度誤差，ΔT^*為大氣溫度誤差；

設(shè)定大氣特征參數(shù)Δρ^*和ΔT^*的判別門限分別對應(yīng)為Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，將各個大氣特征參數(shù)的絕對值分別與對應(yīng)的各判別門限進(jìn)行對比，判斷各個大氣特征參數(shù)的有效性；

根據(jù)各個大氣特征參數(shù)的有效性判斷結(jié)果，對各個大氣特征參數(shù)分別進(jìn)行修正，分別獲取修正后的大氣運(yùn)動速度修正后大氣密度以及修正后的大氣溫度

通過第一、第二和第三計算式分別計算獲得修正后的攻角、修正后的側(cè)滑角和修正后的馬赫數(shù)：

其中，α^*為修正后的攻角，β^*為修正后的側(cè)滑角，為修正后的馬赫數(shù)，分別為大氣運(yùn)動速度在飛行器本體坐標(biāo)系的投影；

通過第四和第五計算式分別計算獲得修正后的大氣靜壓和修正后的大氣動壓：

其中，為飛行器修正后的大氣靜壓，q^*為飛行器修正后的大氣動壓，為通用氣體常數(shù)，μ為氣體分子數(shù)。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供了一種基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，利用FADS系統(tǒng)有效的輸出大氣特征信息，實(shí)時在線地修正飛行器的慣性導(dǎo)航信息，計算方法簡單，能夠有效解決FADS對慣性導(dǎo)航參數(shù)修正問題，為飛行器控制提供高精度的導(dǎo)航信息。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

FADS的發(fā)展克服了傳統(tǒng)大氣測量系統(tǒng)的種種缺陷與不足，它利用嵌入在飛行器不同位置的壓力傳感器測量機(jī)體表面的壓力，根據(jù)壓力分布與大氣參數(shù)的模型關(guān)系，解算出大氣特征參數(shù)，進(jìn)而計算其它更多的飛行參數(shù)，供飛行控制使用。

針對FADS對飛行器慣性導(dǎo)航參數(shù)校正問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，該方法基于FADS系統(tǒng)解算出的大氣特征參數(shù)，完成了對飛行器慣性導(dǎo)航參數(shù)的修正，提高了飛行器的導(dǎo)航精度。

本技術(shù)方案是在FADS系統(tǒng)解算出大氣特征參數(shù)后，利用大氣運(yùn)動速度、溫度誤差、密度誤差等信息，對飛行器慣性導(dǎo)航參數(shù)，如空速、馬赫數(shù)、攻角、側(cè)滑角、靜壓、動壓等參數(shù)進(jìn)行精確修正。

為方便后續(xù)描述，在本發(fā)明的實(shí)施例中定義以下兩個坐標(biāo)系，其一、北天東坐標(biāo)系O_T-X_TY_TZ_T：坐標(biāo)原點(diǎn)O_T位于飛行器質(zhì)心，O_TX_T軸指向地理東向，O_TY_T和O_TZ_T軸分別指向北向和天向。其二、飛行器本體坐標(biāo)系O_b-X_bY_bZ_b：坐標(biāo)原點(diǎn)O_b位于飛行器質(zhì)心，O_bX_b與飛行器縱軸重合，指向頭部，O_bY_b在飛行器縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，垂直于O_bX_b，向上為正，O_bZ_b按右手定則確定。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，具體包括如下步驟：

設(shè)定FADS大氣特征參數(shù)Δρ^*和ΔT^*，其中分別為北天東坐標(biāo)系下的大氣運(yùn)動速度，Δρ^*為大氣密度誤差，ΔT^*為大氣溫度誤差。

設(shè)定與各大氣特征參數(shù)Δρ^*和ΔT^*一一對應(yīng)的判別門限分別為Val1、Val2、Val3、Val4和Val5。

設(shè)定標(biāo)志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5分別對應(yīng)表示大氣特征參數(shù)Δρ^*和ΔT^*的有效性，若Δρ^*和ΔT^*的絕對值分別大于Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，則將標(biāo)志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5均置為1，表示各個大氣特征參數(shù)有效。若Δρ^*和ΔT^*的絕對值分別小于或等于Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，則將標(biāo)志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5均置為0，表示各個大氣特征參數(shù)無效。

1、判斷大氣運(yùn)動參數(shù)有效性，根據(jù)有效性判斷結(jié)果修正大氣運(yùn)動速度。

將大氣運(yùn)動速度的絕對值分別與對應(yīng)的判別門限進(jìn)行一一對比。

若Flag1＝1，則若Flag1＝0，則

若Flag2＝1，則若Flag2＝0，則

若Flag3＝1，則若Flag3＝0，則

其中，V_N、V_U、V_E分別為飛行器相對靜止大氣的導(dǎo)航速度，分別為修正后的大氣運(yùn)動速度在北天東坐標(biāo)系的投影；

計算修正后的大氣運(yùn)動速度：

其中，為修正后的大氣運(yùn)動速度。

2、判斷大氣密度誤差有效性，根據(jù)有效性判斷結(jié)果修正大氣密度。

若Flag4＝1，則

若Flag4＝0，則

其中，為修正后的大氣密度，ρ_h為飛行器當(dāng)前高度所裝訂的大氣密度。

3、判斷大氣溫度誤差有效性，根據(jù)有效性判斷結(jié)果修正大氣溫度。

若Flag5＝1，則

若Flag5＝0，則

其中，為修正后的大氣溫度，T_h為飛行器當(dāng)前高度所裝訂的大氣溫度。

4、修正攻角、側(cè)滑角、馬赫數(shù)。

將修正后的大氣運(yùn)動速度轉(zhuǎn)換至飛行器本體坐標(biāo)系：

其中，分別為大氣運(yùn)動速度在飛行器本體坐標(biāo)系的投影，為北天東坐標(biāo)系至飛行器本體坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。

通過以下計算式分別獲得修正后的攻角、側(cè)滑角、馬赫數(shù)：

其中，α^*為修正后的攻角，β^*為修正后的側(cè)滑角，為修正后的馬赫數(shù)。

5、基于氣體狀態(tài)方程，修正飛行器靜壓和動壓。

氣體的靜壓、溫度和密度之間滿足關(guān)系且為通用氣體常數(shù)，μ為氣體分子數(shù)，ρ為氣體密度，T為氣體溫度。

通過以下計算式獲得修正后的大氣靜壓、大氣動壓：

其中，為飛行器修正后的大氣靜壓，q^*為飛行器修正后的大氣動壓。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所述的基于大氣特征參數(shù)的飛行器導(dǎo)航信息修正方法，利用FADS系統(tǒng)有效的輸出大氣特征信息，通過上述各步驟，能夠?qū)崟r在線地修正飛行器的慣性導(dǎo)航信息，計算方法簡單，能夠有效解決FADS對慣性導(dǎo)航參數(shù)修正問題，為飛行器控制提供高精度的導(dǎo)航信息。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。