[发明专利]飞行器以及用于确定飞行器的空速的方法和系统

说明书

涉及飞行器以及用于确定飞行器的空速的方法和系统。所述方法和系统允许计算近地和地面飞行器运行的空速。获得飞行器在当前时间帧内的GPS高度和垂直加速度。确定先前时间帧内的几何高度，将GPS高度与几何高度之间的差异与垂直加速度结合起来以计算几何高度变化率。几何高度变化率用于计算压力高度变化率，压力高度变化率用于计算飞行器的压力高度。根据压力高度计算静压力，并且使用静压力来计算空速。

技术领域

所公开的系统和方法涉及用于确定飞行器空速的方法和系统，更具体地，涉及基于飞行器的高度和垂直加速度的测量来确定飞行器空速的方法和系统。

背景技术

飞行器的空速的准确测量对飞行器的控制至关重要，从而影响飞行器在所有飞行阶段的系统运行和安全。例如，可以使用从皮托管测得的总压力和从安装在飞行器机身或皮托管一侧的静态端口测得的静压力，来直接确定空速。静态端口或其它类型的端口或管道在静态端口通常可靠地没有污染(诸如来自地面效应的污染或影响、来自飞行器本身的反推装置流出物等)的情况下当飞行器处于远离地面的高空时可能是有用的。在飞行器的近地或地面运行期间，安装在飞行器外部的静态端口能够变得被各种类型的污染弄脏，使空速测量失真并影响飞行器的安全和运行。因此，需要用于确定飞行器的空速的方法，这些方法不仅仅依赖于来自飞行器上的静态端口或其它端口的直接测量。

发明内容

本文所公开的本发明的示例提供了用于确定飞行器空速的方法和系统，并向飞行器提供实施用于确定该飞行器空速的改进方法和系统。所公开的本发明的技术效果和优点使飞行器能够准确确定飞行器的空速，不需要依赖于用于空速测量的飞行器的外部静态端口，消除了飞行器在近地或地面运行期间的外部静态端口污染的问题。所公开的本发明允许飞行器使用GPS高度测量和惯性参考系统测量来确定几何高度变化率和压力高度变化率，并使用压力高度变化率计算来确定静压力值。静压力值结合其它测量值一起用于确定飞行器的空速。

在一个示例中，公开了一种用于确定飞行器空速的方法。该方法包括：从飞行器的GPS装置获得飞行器在当前时间帧内的GPS高度，并从飞行器的一个或多个惯性参考装置获得飞行器在当前时间帧内的垂直加速度。保存飞行器在当前时间帧之前的时间帧内的几何高度，并将其用于下一个时间帧内。确定GPS高度与几何高度的之间的差异，并且该差异与垂直加速度一起用于计算飞行器的几何高度变化率。压力高度变化率从几何高度变化率计算得到，并且压力高度变化率用于计算当前时间帧内的压力高度。该压力高度用于计算当前时间帧内的静压力，并且该静压力用于确定飞行器的空速。

在另一示例中，公开了一种用于确定飞行器空速的方法。该系统包括能够确定飞行器的GPS高度的飞行器的GPS装置、能够确定飞行器的垂直加速度的飞行器惯性参考装置、以及计算机系统。该计算机系统包括在工作上连接到飞行器的GPS装置和一个或多个装置的一个或多个处理器，在工作上连接到处理器的数据库，以及在工作上连接到一个或多个处理器和数据库的存储器，存储数据的存储器包括程序代码，该程序代码由一个或多个处理器执行以执行用于控制飞行器性能的方法。该方法包括从飞行器的GPS装置获得飞行器在当前时间帧内的GPS高度，并从飞行器的一个或多个惯性参考装置获得飞行器在当前时间帧内的垂直加速度。在下一个时间帧内保存并使用飞行器在当前时间帧之前的时间帧内的几何高度。确定GPS高度与几何高度的之间的差异，并且该差异与垂直加速度一起用于计算飞行器的几何高度变化率。压力高度变化率从几何高度变化率计算得到，并且压力高度变化率用于计算当前时间帧内的压力高度。该压力高度用于计算当前时间帧内的静压力，并且静压力用于确定飞行器的空速。