大气数据系统地面传感器测试设备技术方案

本实用新型专利技术公开的一种大气数据系统地面传感器测试设备，旨在提供一种可在地面环境下测试光学大气速度传感器动态特性，对环境要求较低的测试系统，本实用新型专利技术通过下述技术方案予以实现：机箱(2)内部集成了工控机(21)、GPS/北斗解算器(22)和惯性导航设备；惯性导航设备测量基于惯导的速度信息向二维转台(11)传输转动规定的角度，改变二维转台上安装的光学大气速度传感器(5)与相对气流的夹角变化；光学大气速度传感器根据宏观大气相对运动，通过电缆(3)将获取的真空速TAS、攻角AOA和侧滑角AOS的测试数据传输到GPS/北斗导航天线(14)，GPS/北斗导航天线将接收到的卫星导航信号发送给GPS/北斗解算器，得到基于卫星的速度信息。

【技术实现步骤摘要】
大气数据系统地面传感器测试设备
本技术涉及一种用于大气数据地面测试的大气数据系统地面传感器测试设备，尤其是对光学大气速度传感器在地表环境下进行动态特性试验的光学大气数据系统地面传感器测试设备。
技术介绍
飞机的空速、迎角、侧滑角等大气数据无论对于飞行员还是飞控系统、航电系统等都是非常重要的参数。空速测量的工作原理是基于伯努利定律，即流体的静压和动压之和，即总压，是一个恒定的值。在飞行器飞行过程中，大气相对于飞行器高速运动，高速气流作用于空速管，在滞止作用下使其测得驻点压力，即总压。空速管在测量总压的同时还测量静压。大气数据计算机将总压减去静压，即得到动压，从而大气数据计算机可由动压计算得到空速。由于空速管是一种浸入式、被动式传感器，通过其结构设计，在空速的测量过程中，将速度转换成为了压力，因此在地面测试环节，可以通过给空速管施加等效压力的方式来进行空速测量的模拟测试。这种测试方法广泛用于现代飞机大气数据系统的地面测试和维护中。传统的空速传感器常见的有组合式空速传感器，它利用皮托管测量大气的总压和静压，并引入大气温度，按已知方程解算出空速。常用的迎角/侧滑角传感器为零压式迎角传感器。通常传统的空速传感器是由空速管(皮托管)、压力传感器和大气数据计算机组成的。由于皮托管的防冰加热功率不够，随着飞机高度的增加，外界温度降低，在皮托管内产生了结冰现象，堵塞了管路，影响了全压，使空速和高度产生相差。飞机滑跑过程中左右空速不一致故障反映在滑跑过程中在80节左右时出现空速不一致信息，相关管路或外部不稳定气流，其中，导致故障的，ADM与皮托管占主要因素，故障是ADM以及管路共同导致的。皮托管主要故障模式有：不加温、跳保险、加温不足、外形损伤、大气数据异常。其中加温不足故障较隐蔽。由于此类故障没有固定模式，具有随机性；相关部件的性能变化都会对大气数据产生影响，性能衰退的累加效应导致故障现象出现。目前还没有针对ADM的应对措施。虽然按时间寿命提前更换皮托管可以在一定程度上减少因加温故障导致的航班延误，但不能杜绝此现象；提前更换皮托管的效果需要长期跟踪观察和评估，而成本和工作量却是即将面临的问题。与传统的空速传感器不同，由于光学大气速度传感器是一种主动式传感器，其探测的多普勒信号必须藉由运动物体生成，因此现有大气数据系统的测试方法无法沿用到光学大气速度传感器中，目前用于光学大气速度传感器的测试方法包括转台试验，地面试验，风洞试验和试飞试验。其中，转台试验是对单个光束进行试验的手段。转台试验使用固体靶标模拟速度信号，由于固体靶标和空气的物理特性不同，因此转台试验无法真实模拟光学大气速度传感器对空气探测的实验环境；由于在空间距离几十米远的地方同时布置多个转台非常困难，使用转台进行攻角和侧滑角的测试也很难实现。地面试验使用自然风场进行测量，是气象领域的地基激光测风雷达的主要测试手段，但是由于气象和飞行器空速测量的速度范围、精度要求等指标有非常大的差距，使用自然风场进行光学大气速度传感器测试技术指标覆盖范围有限，严重依赖自然环境，不能形成规范化的测试流程。风洞试验是传统空速传感器设计和测试的一种重要手段，也可以为光学大气速度传感器的单个光束试验提供支撑，但是风洞试验段空间有限，无法提供直径几十米的光学大气速度传感器探测区域，也就无法实现真空速、攻角和侧滑角的测试。试飞试验可以在真实使用环境下进行光学大气速度传感器全部技术指标的测试，然而试飞试验相对于地面试验所消耗的资源过高，无法作为批量生产环境下的通用检测试验手段。在贴近地表的大气环境中，由于地形起伏和温度影响原因，导致小尺度的气压不均匀现象。可移动载具4在运动时，会导致周围环境流场变化。以上原因使得可移动载具4附近存在不稳定气流，组合式风速测量设备13属于浸入式传感器，需要直接接触气流测量，不稳定气流会导致组合式风速测量设备13测得的测量点处的矢量风速6与宏观大气相对运动速度Vc7具有较大的偏差，且在可移动载具4运动速度恒定的情况下，组合式风速测量设备13测得的测量点处的矢量风速6可能不稳定。但是光学大气速度传感器5属于遥感测量，测量点52远离不稳定气流环境，这就导致光学大气速度传感器5和组合式风速测量设备13两者测量的对象可能不一致。
技术实现思路
本技术的目的任务是针对现有技术的不足之处，提供一种可在地面环境下测试光学大气速度传感器动态特性，准确度高、重复性好、性能稳定、可靠，具备可接受的搭建和运行成本，可以实现真空速、攻角和侧滑角测试，对环境要求较低的大气数据系统地面传感器测试设备，以及具体测试方法。本技术的上述目的可以通过以下措施来达到。一种大气数据系统地面传感器测试设备，包括：安装在一台可移动载具顶部的测试平台1，测试平台1后部集成上的升降平台12，安装在测试平台1中部的GPS/北斗导航天线14，集成在测试平台1前部的二维转台11，以及通过电缆3连接升降平台12的机箱2，其特征在于：机箱2安装在可移动载具的内部，与测试平台1通过电缆连接，机箱2内部集成了工控机21、GPS/北斗解算器22和惯性导航设备23；惯性导航设备23测量基于惯导的速度信息向二维转台11传输转动规定的角度，改变二维转台11上安装的光学大气速度传感器5与相对气流的夹角变化；光学大气速度传感器5根据宏观大气相对运动，通过电缆3将获取的真空速TAS、攻角AOA和侧滑角AOS的测试数据传输到GPS/北斗导航天线14，GPS/北斗导航天线14将接收到的卫星导航信号发送给GPS/北斗解算器22，得到基于卫星的速度信息。本技术相比于现有的光学大气速度传感器测试方法具有如下有益效果。本技术在进行光学大气速度传感器的地面测试时，行驶的可移动载具与宏观大气形成相互运动，为大气数据系统地面传感器测试设备提供相对气流，使光学大气速度传感器能够探测到空速信号。转动平台通过转动规定的角度使得光学大气速度传感器与相对气流的夹角发生变化，从而模拟出攻角和侧滑角信号，在地面环境下实现光学大气速度传感器的动态特性测试。。组合式风速测量设备测量相对气流在水平方向和垂直方向上的风速风向，为光学大气速度传感器提供真空速、攻角和侧滑角的基准数据。通过以上手段，通过制造相对气流，调整光学大气速度传感器朝向，在地面环境下实现了光学大气速度传感器的真空速、攻角和侧滑角测试，实现了光学大气速度传感器的动态特性测试，具有准确度高、重复性好、性能稳定可靠的特点。本技术具备可接受的搭建和运行成本。本技术机箱安装在可移动载具的内部，与测试平台通过电缆连接，采用安装在一台可移动载具顶部的测试平台。测试平台前部集成一个转动平台，测试平台后部集成了一个升降平台，升降平台顶部安装有一台组合式风速测量设备。测试平台中部安装有GPS/北斗导航天线。一台或多台光学大气速度传感器安装在转动平台上。通过搭建基于地基可移动载具的大气数据系统地面传感器测试设备，相较于风洞试验和载机试飞试验等，有效降低了设备成本和运行成本，为光学大气速度传感器的批量生产和商业化运营提供了可承受的测试条件。本技术为了控制不稳定气流对大气数据地面测试系统的影响，使用升降平台12将组合式风速测量设备13提升到远离可移动载具4周围环境流场的位置，以此来尽可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气数据系统地面传感器测试设备，包括：安装在一台可移动载具顶部的测试平台(1)，测试平台(1)后部集成上的升降平台(12)，安装在测试平台(1)中部的GPS/北斗导航天线(14)，集成在测试平台(1)前部的二维转台(11)，以及通过电缆(3)连接升降平台(12)的机箱(2)，其特征在于：机箱(2)安装在可移动载具的内部，与测试平台(1)通过电缆连接，机箱(2)内部集成了工控机(21)、GPS/北斗解算器(22)和惯性导航设备(23)；惯性导航设备(23)测量基于惯导的速度信息向二维转台(11)传输转动规定的角度，改变二维转台(11)上安装的光学大气速度传感器(5)与相对气流的夹角变化；光学大气速度传感器(5)根据宏观大气相对运动，通过电缆(3)将获取的真空速TAS、攻角AOA和侧滑角AOS的测试数据传输到GPS/北斗导航天线(14)，GPS/北斗导航天线(14)将接收到的卫星导航信号发送给GPS/北斗解算器(22)，得到基于卫星的速度信息。

【技术特征摘要】
1.一种大气数据系统地面传感器测试设备，包括：安装在一台可移动载具顶部的测试平台(1)，测试平台(1)后部集成上的升降平台(12)，安装在测试平台(1)中部的GPS/北斗导航天线(14)，集成在测试平台(1)前部的二维转台(11)，以及通过电缆(3)连接升降平台(12)的机箱(2)，其特征在于：机箱(2)安装在可移动载具的内部，与测试平台(1)通过电缆连接，机箱(2)内部集成了工控机(21)、GPS/北斗解算器(22)和惯性导航设备(23)；惯性导航设备(23)测量基于惯导的速度信息向二维转台(11)传输转动规定的角度，改变二维转台(11)上安装的光学大气速度传感器(5)与相对气流的夹角变化；光学大气速度传感器(5)根据宏观大气相对运动，通过电缆(3)将获取的真空速TAS、攻角AOA和侧滑角AOS的测试数据传输到GPS/北斗导航天线(14)，GPS/北斗导航天线(14)将接收到的卫星导航信号发送给GPS/北斗解算器(22)，得到基于卫星的速度信息。2.如权利要求1所述的大气数据系统地面传感器测试设备，其特征在于：机箱(2)内部集成工控机(21)，控机(21)控制二维转台(11)的转动角度和升降平台(12)的升起和收回，接收和存储记录光学大气速度传感器5的测试数据。3.如权利要求1所述的大气数据系统地面传感器测试设备，其特征在于：二维转台(11)的顶部是一个安装板(15)，安装板(15)上安装一台或多台光学大气速度传感器(5)。4.如权利要求1所述的大气数...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙彦志，章宏权，吴梅，
申请(专利权)人：成都凯天电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51