[发明专利]近地低空飞行器运动状态的监测系统及方法

权利要求书

1.一种近地低空飞行器运动状态的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括差压传感器组、温度传感器、压力传感器、监测系统单片机U1、飞控系统单片机FK、无线通信模块FK和地面监控台；所述压力传感器和温度传感器的感应端均设置在飞行器的蒙皮内，所述差压传感器组、压力传感器和温度传感器的信号输出端与监测系统单片机U1连接；所述监测系统单片机U1通过通信线路和协议接入飞行器的飞控系统单片机FK，控制飞行器的飞行，所述监测系统单片机U1还以无线方式向地面监控台的计算机发送信息并接受监控；

所述差压传感器组设有结构完全相同的两组，分别检测飞行器纵向和横向的空气压差，每组差压传感器组均设有差压空速管（5）和差压传感器，两组差压传感器组的两个差压空速管（5）成正交设置，其中一个差压空速管（5）的轴向沿飞行器的纵向配置，并与飞行器上陀螺仪的经纬向指示的方向一致；所述差压空速管（5）包括管体（1）、节流片（2）、前取压管（3）和后取压管（4），所述管体（1）为两端开口的直圆管，所述节流片（2）垂直设置在管体（1）中部；节流片（2）的中心开设有节流孔（9），所述前取压管（3）和后取压管（4）的输出端与差压传感器连接，由差压传感器测得节流片（2）两侧的压差；差压传感器的输出信号连接至单片机的输入端，单片机的输出端连接至飞控系统。

2.如权利要求1所述的近地低空飞行器运动状态的监测系统，其特征在于，所述节流片（2）的外周与所述管体（1）的内壁固接，所述节流片（2）将管体（1）内部分割成前取压段（6）和后取压段（7），所述前取压管（3）和后取压管（4）分别位于所述节流片（2）的两侧且靠近节流片（2），所述前取压管（3）的输入端与所述前取压段（6）垂直连通，所述后取压管（4）的输入端与后取压段（7）垂直连通。

3.如权利要求2所述的近地低空飞行器运动状态的监测系统，其特征在于，所述节流孔（9）的孔边两侧均设有倒角，使孔边形成刀刃状的刃部（8），孔边两侧分别与管体（1）内壁圆滑吻接。

4.如权利要求3所述的近地低空飞行器运动状态的监测系统，其特征在于，所述前取压段（6）和后取压段（7）的长度相同，所述前取压段（6）的长度为D,所述管体的内径为R，D＞10R。

5.一种近地低空飞行器运动状态的监测方法，其特征在于，所述飞行器设有如权利要求1-3中任一项所述的监测系统，空气经过前取压段（6）进入管体（1），经过节流孔（9）后从后取压段流出，节流孔（9）两侧形成压力差，由差压传感器接受前取压管（3）和后取压管（4）测出的压差信号；

差压传感器将压差信号实时传输给监测系统单片机U1，同时，由温度传感器测得飞行器当前位置的大气温度信号，由压力传感器测得飞行器当前位置的大气压力信号，单片机采集差压参数、静压的压力参数和温度参数，温度参数校正空气密度，并通过单片机内存储的数学模型进行处理，得到空气实时流量，所述空气流量校准后显示为飞行器的空速；

差压空速管（5）内的气流流速按如下函数进行处理：

A、差压空速管内的压差与体积流量之间的函数关系：

式中各参数分别表示为：F:体积流量；K:校正系数，K的取值为1.0-1.5；C：介质的流出系数；β：节流孔直径和管体的直径比；d：节流孔的直径；ε：介质的可膨胀系数；△P：节流片前后的压差；ρ：介质密度；

B、体积流量校准为飞行器的空速。

6.根据权利要求5所述的近地低空飞行器运动状态的监测方法，其特征在于，依据监测系统测得的压力、温度参数，依照空气密度表和理想气态方程，计算出飞行器的相对海拔高度。

7.根据权利要求6所述的近地低空飞行器运动状态的监测方法，其特征在于，计算飞行器的升降速度：通过单位时间内飞行器海拔高度变化，计算出飞行器的升降速度。