一种大气数据计算机及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种大气数据计算机。该大气数据计算机包括气压传感器组件和数字信号处理器组件，其中，气压传感器组件包括全压传感器、静压传感器和第一微处理器，数字信号处理组件包括第二微处理器，该第二微处理器通过选通信号，分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据，以及温度传感器输出的实测温度数据，以计算大气数据。本发明专利技术具有体积小，重量轻，功耗低，数据处理速度快，低空气压高度数据跳变的幅度小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空电子领域，更具体的说是涉及一种大气数据计算机系统及其实现方法。
技术介绍
大气数据计算机用于飞机飞行的控制和导航，能够给飞机提供大气总温数据、大气静温数据、大气静压数据、大气全压数据、气压高度数据、真空速数据、指示空速数据、马赫数、气流方向、升降速度和相对高度数据，这些数据统称为大气数据。其中，大气总温是指飞机飞行中大气被压缩后驻点处的大气温度；大气静温是指飞机飞行中周围未受扰动的大气温度；大气静压是理想的不可压缩的气体作用在单位面积上的力；大气动压是理想的不可压缩的气体到达驻点时作用在单位面积上的力；大气全压是静压和动压之和；气压高度是指飞机距标准气压平面的高度，其中，标准气压平面指标准状态为760mmHg、温度为观8. 15K、密度为1. 225kg/m3的平均海平面；真空速是指飞机相对迎面气流的速度；指示空速是指将真空速归化到海平面的值，即不考虑大气密度随高度的变化，将静压和气温都看成常数，分别等于海平面标准大气的静压和气温，通过测量动压而得到的空速；马赫数是飞机真空速与所在高度的音速之比；升降速度是指每秒钟气压高度的变化速度；相对高度是指飞机相对于起飞前的机场的气压高度。目前，国内使用的大气数据计算机主要由中航集团161厂和221厂生产，其技术一直处于保密状态，相关的信息不得而知。根据国防工业出版社于1992年出版的《大气数据计算机系统》(肖建德编)的介绍，国外目前使用的大气数据计算机分为模拟大气数据计算机和数字大气数据计算机。其中，模拟大气数据计算机主要采用机械式和模拟电路的方式实现对大气数据的测量；数字大气数据计算机主要采用一片16位的Z8002微处理器作为核心部件，用数字处理的方式实现对大气数据的测量。根据外场试验发现，国内目前使用的大气数据计算机体积和重量较大，低空气压高度数据跳变的幅度较大，数据处理的时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服国内目前使用的大气数据计算机体积和重量较大、低空气压高度数据跳变的幅度较大、数据处理的时间较长的缺点，提供一种利用现代集成度高、运算速度快的数字电路集构成的大气数据计算机及其实现方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为大气数据计算机包括气压传感器组件和数字信号处理组件这两个基本的功能模块，其中，气压传感器组件包括全压传感器、 静压传感器和第一微处理器，第一微处理器能对采样数据进行温度补偿；数字信号处理组件包括第二微处理器，该第二微处理器通过选通信号，分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据，以及温度传感器输出的实测温度数据。气流方向传感器可以作为用户的选配件，在此基础上还可以增加GPS接收机组件，该GPS接收机组件包括GPS接收机天线、高频馈线电缆和GPS接收机板。在飞机的外面安装全压管、静压管、温度传感器以及气流方向传感器，其中，全压管和静压管在飞机内部通过软管或硬管分别连接大气数据计算机外壳上的全压连接器和静压连接器，保证外部的气压传导到全压传感器和静压传感器，温度传感器和气流方向传感器分别通过导线或电缆连接数字信号处理组件。其中，全压管是开口向着飞机飞行方向的金属管，静压管是开口向着飞机侧面或后面的金属管，软管可采用橡皮管，硬管可采用铝塑管。第二微处理器分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据、温度传感器输出的实测温度数据、气流方向传感器输出的气流方向数据，以及飞机导航计算机输出的机场气压数据，利用数学公式对这些数据进行计算和处理，可以得到大气总温、大气静温、 大气静压、大气全压、气压高度、真空速、指示空速、升降速度、相对高度和气流方向角度，再将得到的数据转换成RS422格式的数据，通过一路RS422串行接口发送给工控机或其它需要这些数据的交联设备。本专利技术与现有技术相比具有如下优点本专利技术采用现代集成度高、运算速度快的数字电路，取代大量的模拟分离器件，将大气数据计算机的气压传感器部分和处理器电路部分做成两个基本的功能模块，每个功能模块用一片微处理器进行处理，既提高了信号处理的实时性，减小了低空气压高度数据跳变的幅度，又减小了系统的体积、重量和功耗、增加了系统的扩展性。本专利技术达到了大气数据计算机所要实现的功能，能够输出大气总温数据、大气静温数据、大气静压数据、大气全压数据、气压高度数据、真空速数据、指示空速数据、升降速度、气流方向角度数据和相对高度数据，其中气压高度数据误差为0m IOOOm为8m， 1000m 15000m为1 %，输出数据刷新率为彡50ms，整个大气数据计算机系统的体积为 187. 4mmX 165mmX34mm,重量小于 1kg，功耗小于 10W。附图说明图1是本专利技术的总体结构框图；图2是本专利技术内部结构示意图；图3是本专利技术气压传感器组件的结构框图；图4是本专利技术数字信号处理组件的结构框图；图5是本专利技术的工作流程框图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。参照图1，气压传感器组件和数字信号处理器组件构成了本专利技术大气数据计算机的两个基本的功能模块，是本专利技术的基本配置。气流方向传感器可以作为用户的选配件，在此基础上还可以增加GPS接收机组件，包括GPS接收天线、高频馈线电缆和GPS接收机板。全压管、静压管、温度传感器以及气流方向传感器均安装在飞机的外面，其中，全压管是开口向着飞机飞行方向的金属管，静压管是开口向着飞机侧面或后面的金属管，全压管和静压管在飞机内部通过软管如橡皮管，或者硬管如铝塑管分别连接大气数据计算机外壳上的全压连接器和静压连接器，保证外部的气压传导到全压传感器和静压传感器，温度传感器和气流方向传感器分别通过导线或电缆连接数字信号处理器组件。图2是本专利技术大气数据计算机内部结构示意图，在大气数据计算机外壳上装有低频插座和全压连接器、静压连接器，其中，低频插座用于外部供电和测试，并可作为与外部进行数据传输的端口 ；大气数据计算机内部装一块印制板，即大气数据计算机主机板，通过带状电缆与气压传感器组件相连。参照图3，气压传感器组件中采用了高精度的静压传感器和全压传感器，其中，静压传感器是一个表压传感器，在101. 325 X IO3帕时输出的数据接近0，随着气压的下降输出数据逐渐变大，将其与静压连接器相连，输出静压模拟信号；全压传感器是一个差压式绝压传感器，其输入一端为全压，另一端为静压，输出数据为动压数据，当全压与静压相等时，动压为0，则输出数据接近0，随着全压与静压的差值变大，输出数据逐渐变大，将其第一输入端连接静压连接器，第二输入端连接全压连接器，输出动压模拟信号；气压传感器组件还包括放大器、多路开关和高精度的A/D转换器，对静压模拟信号和动压模拟信号依次进行放大、选通和A/D转换后，送入气压传感器组件的处理器，该处理器对接收到的采样数据进行比较细致的校准和温度补偿，使获得的静压值和动压值更加接近真值，并处理成32 位并行数字信号，通过并口输出。气压传感器组件输出的静压数据转换成十进制数后等于 101. 325X 103帕减去静压，输出的动压数据转换成十进制数后等于动压。该气压传感器组件的数据迟滞时间彡10ms，精度为0. 25%，具备温度补偿和校准功能，功耗不大于1. 7W。参照图4，将与工控机连接的RS232接口作为处理器组件的测试接口或激本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大气数据计算机，包括气压传感器组件和数字信号处理组件，其特征在于，所述气压传感器组件包括全压传感器、静压传感器和第一微处理器；所述数字信号处理组件包括第二微处理器，所述第二微处理器通过选通信号，分时接收气压传感器组件输出的静压数据和动压数据，以及温度传感器输出的实测温度数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐自明，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：61