[发明专利]一种感知飞行时外部空速的方法及系统

说明书

本发明涉及一种感知飞行时外部空速的方法和系统。本发明通过采用压力传感器获取桨毂挥舞阻尼处的最大压力与最小压力，实现经桨叶受力分析得到空速情况后，就可以在不增加空速管的情况下，得到空速信息，提升无人机控制精准度。相比于安装空速管，能够避免空速管在高空出现结冰等现象导致的失灵等问题。

技术领域

本发明涉及空速感知技术领域，特别是涉及一种利用直升机旋翼挥舞阻尼压力感知飞行时外部空速的方法及系统。

背景技术

常规无人直升机在飞行时要获得相对飞行方向的外部相对空气速度就需要采集旋翼直径外部且在旋翼涡环以外的相对空气速度，一直以来在无人直升机应用中是很大的困扰。很多无人直升机都采用GPS速度作为飞行速度来参考，由于GPS速度所表示的是相对地面的速度俗称“地速”，这对于在不稳定风速下的飞行作业影响比较大。例如，无人直升机在迎风悬停时，飞行控制计算机参考GPS定位速度感知到的飞行速度是0，但是在迎风悬停的工况下需要直升机做出“前飞”的动作才可以抵消风速的影响停留在原地，这就需要无人直升机可以感知飞行方向的相对空气速度俗称“空速”。传统空速测量方法为在飞机上安装朝前的空速管，空速管测量飞机速度的原理是这样的，当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。

现有外部空速的感知手段一般是基于安装的专用直升机空速管进行感知，受重力等因素的影响，使得无人直升机在飞行时的外部空速感知出现不精确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用直升机旋翼挥舞阻尼压力感知飞行时外部空速的方法及系统，能够在不单独安装专用直升机空速管的前提下，精确测得无人直升机在飞行时的外部空速，以为精确导航协调控制提供有效的数据保障，进而能够控制减少重量，并在转运时大大缩小包装体积。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种感知飞行时外部空速的方法，包括：

采用压力传感器获取桨毂挥舞阻尼处的最大压力与最小压力；

根据所述最大压力确定桨叶相对空气的最大速度；

根据所述最小压力确定桨叶相对空气的最小速度；

根据所述最大速度和所述最小速度确定直升机飞行时的相对空气速度；

基于所述相对空气速度确定飞行时外部空速信息。

优选地，所述根据所述最大压力确定桨叶相对空气的最大速度，具体包括：

采用升力方程根据所述最大压力确定桨叶相对空气的最大速度。

优选地，所述压力传感器安装在直升机的桨毂挥舞阻尼处。

优选地，所述根据所述最小压力确定桨叶相对空气的最小速度，具体包括：

采用升力方程根据所述最小压力确定桨叶相对空气的最小速度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的感知飞行时外部空速的方法，通过采用压力传感器获取桨毂挥舞阻尼处的最大压力与最小压力，实现经桨叶受力分析得到空速情况后，就可以在不增加空速管的情况下，得到空速信息，提升无人机控制精准度。相比于安装空速管，能够避免空速管在高空出现结冰等现象导致的失灵等问题。

对应于上述提供的感知飞行时外部空速的方法，本发明还提供了一种感知飞行时外部空速的系统，该系统包括：

压力获取模块，用于采用压力传感器获取桨毂挥舞阻尼处的最大压力与最小压力；所述压力传感器安装在直升机的桨毂挥舞阻尼处；