[发明专利]一种用于高空低速飞行器的风速风向实时测量装置

权利要求书

1.一种用于高空低速飞行器的风速风向实时测量装置，其特征在于，该装置包括：电机、绝对式旋转编码器、法兰盘、多个气压差获取单元以及风速风向获取单元；其中：

绝对式旋转编码器、法兰盘与电机连接，用于测量电机的转角位置并输出转动角信号；

多个气压差获取单元对称分布安装在法兰盘上，在电机的驱动下，以恒定的速度转动，所述多个气压差获取单元之间的夹角为π/n，n≧2，用于获得大气中的相对风速、风向信息转换成气压差信号；

风速风向获取单元与对应的绝对式旋转编码器、每个气压差获取单元连接，获得大气密度信息，并根据大气密度、气压差信号和转动角信号，计算获得飞行器相对大气的相对风速、风向信息，通过相对风速、风向信息与导航系统给出的地速信息之间的矢量关系，得到真风速风向信息；

其中，在任一个采样时刻，根据该次采样获得的n路相位差为π/n的气压差信号获得相对风速/风向的最小二乘解。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还具有一电滑环，位于法兰盘与电机之间，用于为气压差获取单元以及风速风向获取单元供电，并向风速风向获取单元传递绝对式旋转编码器所测量力矩电机的转角信息，并将风速风向获取单元所获得相对风速风向信息传递给飞行控制计算机。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述法兰盘具有一中空曲面部和多个安装孔，多个安装孔均匀设置在法兰盘的中空曲面部上，且每两个安装孔之间的连线是贯通法兰盘截面的中心点的一直线，并每对刚性旋杆自安装孔沿该直线向中空曲面部的外部伸出，安装孔的数量是气压差获取单元的2倍。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述每个气压差获取单元由一对刚性旋杆、一对测压探头和一测压传感器组成，其中：

每个刚性旋杆具有两个端头；

每个刚性旋杆的一端头与法兰盘固定连接；

每个刚性旋杆的另一端头置于法兰盘的外部；

每个测压探头安装在一刚性旋杆的另一端头上并位于大气中，用于获得大气中的气压信号；

每个测压传感器固接于法兰盘上，所述测压传感器的正负测压端口通过引压管分别与每对刚性旋杆的端头上对应的测压探头的测压口连接，用于测量每对测压探头之间的气压差。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述每个刚性旋杆的一端头置于法兰盘的中空曲面部上的安装孔中，并延伸至中空曲面部的外部。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，每个刚性旋杆为中空结构，每个测压传感器，通过位于刚性旋杆的中空结构中的引压管与对应的测压探头连接。

7.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，采用四个外形相同的刚性旋杆和两个气压差获取单元，所述四个外形相同的刚性旋杆呈‘+’型结构正交布局安装在法兰盘上，而且相邻刚性旋杆之间呈90°夹角，从而使两个气压差获取单元获得信号幅值相同、相位相差90°、相互正交的气压差信号。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述风速风向获取单元由微处理器、微型气压计和微型大气温度传感器组成，其中：

微处理器与对应的微型大气温度传感器、微型气压计连接，用测量的大气温度和大气压强，获取大气密度信息；

微处理器与对应的每个测压传感器和绝对式旋转编码器连接，用于获得气压差信息、电机转动角信号；

微处理器根据大气密度信息、气压差信息和转动角信号，计算出飞行器相对大气的相对风速、风向信息；通过该相对风速、风向信息与导航系统给出的地速之间的矢量关系，得到真风速风向信息。