一种嵌入式大气数据传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式大气数据传感系统，包括：若干个测压结构、与测压结构数量相等的压力传感器、解算电路单元、电源、控制串口和遥测串口；其中，每个测压结构通过导气管与其相对应的压力传感器相连接；所述解算电路单元与若干个压力传感器相连接；所述电源与所述解算电路单元相连接；所述控制串口和所述遥测串口分别与所述解算电路单元相连接。本发明专利技术能够实时测量飞行器表面气流信号和温度信号以及实时解算飞行大气数据，从而使得测量精确并及时反馈信息。

An embedded atmospheric data sensing system

The invention discloses an embedded air data sensing system comprises a plurality of pressure structure, and pressure structure is equal to the number of pressure sensor, calculating circuit unit, power control, serial port and serial port, each telemetry; pressure through the pressure sensor is connected with the corresponding guide pipe; the solution of circuit unit and a plurality of pressure sensors connected to the power supply; and the calculation circuit unit is connected; the serial port and the remote serial port are respectively connected with the decoding circuit unit is connected. The invention can measure air flow signals and temperature signals of aircraft surfaces in real time, and calculate the flight air data in real time, so as to make the measurement accurate and timely feedback the information.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式大气数据传感系统
本专利技术涉及一种嵌入式大气数据传感系统，特别是涉及嵌入式大气数据传感系统一体化设计方法，属于嵌入式大气数据传感技术新领域。
技术介绍
传统测量飞行参数使用空速管和风标的方法，对飞机隐身性能极大影响；增加空速管，改变飞行器外形，对飞行器本体气动参数产生影响，导致升阻比下降；同时在高超声速状态下气动热的问题难以解决，并且不能够实时测量，使得飞行大气数据不能够得到及时的反馈。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种嵌入式大气数据传感系统，能够实时测量飞行器表面气流信号和温度信号以及实时解算飞行大气数据，从而使得测量精确并及时反馈信息。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种嵌入式大气数据传感系统，包括：若干个测压结构、与测压结构数量相等的压力传感器、解算电路单元、电源、控制串口和遥测串口；其中，每个测压结构通过导气管与其相对应的压力传感器相连接；所述解算电路单元与若干个压力传感器相连接；所述电源与所述解算电路单元相连接；所述控制串口和所述遥测串口分别与所述解算电路单元相连接；所述测压结构将飞行器表面的气体通过导气管传输给所述压力传感器，所述压力传感器通过气体解算出气压信号和温度信号，并传输给所述解算电路单元，所述解算电路单元首先从所述控制串口接收到自检指令信号，所述解算电路单元根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则通过控制串口和遥测串口发出自检正常信号；然后所述解算电路单元从所述控制串口接收到解算指令信号，所述解算电路单元在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，然后通过控制串口和遥测串口将气压信号、温度信号和飞行大气数据传输给外部系统。上述嵌入式大气数据传感系统中，所述测压结构包括复合材料套和金属转接头；其中，所述复合材料套与所述金属转接头相连接；所述复合材料套与飞行器外壁相连接；所述金属转接头与所述导气管相连接。上述嵌入式大气数据传感系统中，所述金属转接头包括圆台部和导管；其中，所述圆台部和所述导管相连接；所述导管与所述导气管相连接；所述导管为“f”型。上述嵌入式大气数据传感系统中，所述解算电路单元包括DSP单元和FPGA单元；其中，所述控制串口和所述遥测串口分别与所述FPGA单元相连接；所述DSP单元与所述FPGA单元相连接；所述FPGA单元从所述控制串口接收到自检指令信号并传输给所述DSP单元，所述FPGA单元从所述压力传感器接收到气压信号和温度信号并传输给所述DSP单元，所述DSP单元根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则将自检正常信号传输给所述FPGA单元，所述FPGA单元通过控制串口和遥测串口发出自检正常信号；所述FPGA单元从所述控制串口接收到解算指令信号并传输给所述DSP单元，所述FPGA单元从所述压力传感器接收到气压信号和温度信号并传输给所述DSP单元，所述DSP单元在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，将自检正常信号传输给所述FPGA单元，所述FPGA单元通过控制串口和遥测串口发出气压信号、温度信号和飞行大气数据。上述嵌入式大气数据传感系统中，所述电源包括一级隔离降压单元、二级电压隔离单元和二级电压转换单元；其中，所述一级隔离降压单元分别和所述二级电压隔离单元、所述二级电压转换单元连接；所述二级电压隔离单元和解算电路单元连接；所述二级电压转换单元和解算电路单元连接；所述一级隔离降压单元对输入电压进行一次降压和电源隔离处理，将降压后的电压传输给二级电压隔离单元和所述二级电压转换单元；所述二级电压隔离单元将一级隔离降压单元输出电压进行隔离后，提供所述解算电路单元供电；所述二级电压转换单元将一级隔离降压单元输出电压转换为多种电压，提供所述解算电路单元供电。上述嵌入式大气数据传感系统中，所述飞行大气数据包括静压、动压、马赫数、攻角和侧滑角。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术实时测量飞行器表面气流信号和温度信号，DSP单元和FPGA单元在线实时解算飞行大气数据，飞行大气数据可用于闭环控制；(2)本专利技术的电源隔离设计，确保系统可靠性；(3)本专利技术的测压结构设置于飞行器的壁内，从而不影响飞行器隐身性能；不产生额外的防热问题、不改变飞行器外形，对飞行器本体气动参数不产生影响；(4)本专利技术的金属转接头和导气管的方式，不需要将压力传感器直接安装在飞行器表面，可用于多类型试飞器测压点布置；(5)本专利技术的导管为f型结构，改变气体压力流向，同时保证测压力信号的精度。附图说明图1为本专利技术的嵌入式大气数据传感系统的框图；图2本专利技术的测压结构的结构示意图；图3本专利技术的解算电路单元的框图；图4为本专利技术的电源的框图；图5为本专利技术的压力传感器的框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：图1为本专利技术的嵌入式大气数据传感系统的框图。如图1所示，该嵌入式大气数据传感系统包括：若干个测压结构1、与测压结构1数量相等的压力传感器2、解算电路单元3、电源4、控制串口5和遥测串口6。其中，每个测压结构1通过导气管7与其相对应的压力传感器2相连接。具体的，如图1所示，测压结构1的数量有9个，相对应的，导气管7的数量也为9个，压力传感器2的数量也为9个。导气管7的材料为聚四氟乙烯。解算电路单元3与若干个压力传感器2相连接。具体的，如图1所示，解算电路单元3分别与9个压力传感器2相连接。电源4与解算电路单元3相连接。具体的，电源4给解算电路单元3提供电力。控制串口5和遥测串口6分别与解算电路单元3相连接；测压结构1将飞行器表面的气体通过导气管7传输给压力传感器2，压力传感器2通过气体解算出气压信号和温度信号，并传输给解算电路单元3，解算电路单元3首先从控制串口5接收到自检指令信号，解算电路单元3根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则通过控制串口5和遥测串口6发出自检正常信号；然后解算电路单元3从控制串口5接收到解算指令信号，解算电路单元3在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，然后通过控制串口5和遥测串口6将气压信号、温度信号和飞行大气数据传输给外部系统。具体的，气压阈值选择为5Pa～300kPa，温度阈值为-40℃～80℃。飞行大气数据包括静压、动压、马赫数、攻角和侧滑角。本实施例中的外部系统为遥控系统和控制系统，遥控系统与遥测串口6相连接，控制系统与控制串口5相连接。本实施例通过测压结构和压力传感器能够实时测量飞行器表面气流信号和温度信号，解算电路单元能够在线实时解算飞行大气数据，飞行大气数据可用于闭环控制，从而使得测量精确并及时反馈信息。图2为本专利技术的测压结构的结构示意图。如图2所示，测压结构1包括复合材料套11和金属转接头12。具体的，复合材料套11的材料选择为高硅氧，这种材料达到的效果为隔绝高温。金属转接头12的材料一般选择为不锈钢。其中，测压结构1设置于飞行器外壁13。具体的，如图2所示，飞行器外壁1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式大气数据传感系统，其特征在于包括：若干个测压结构(1)、与测压结构(1)数量相等的压力传感器(2)、解算电路单元(3)、电源(4)、控制串口(5)和遥测串口(6)；其中，每个测压结构(1)通过导气管(7)与其相对应的压力传感器(2)相连接；所述解算电路单元(3)与若干个压力传感器(2)相连接；所述电源(4)与所述解算电路单元(3)相连接；所述控制串口(5)和所述遥测串口(6)分别与所述解算电路单元(3)相连接；所述测压结构(1)将飞行器表面的气体通过导气管(7)传输给所述压力传感器(2)，所述压力传感器(2)通过气体解算出气压信号和温度信号，并传输给所述解算电路单元(3)，所述解算电路单元(3)首先从所述控制串口(5)接收到自检指令信号，所述解算电路单元(3)根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则通过控制串口(5)和遥测串口(6)发出自检正常信号；然后所述解算电路单元(3)从所述控制串口(5)接收到解算指令信号，所述解算电路单元(3)在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，然后通过控制串口(5)和遥测串口(6)将气压信号、温度信号和飞行大气数据传输给外部系统。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式大气数据传感系统，其特征在于包括：若干个测压结构(1)、与测压结构(1)数量相等的压力传感器(2)、解算电路单元(3)、电源(4)、控制串口(5)和遥测串口(6)；其中，每个测压结构(1)通过导气管(7)与其相对应的压力传感器(2)相连接；所述解算电路单元(3)与若干个压力传感器(2)相连接；所述电源(4)与所述解算电路单元(3)相连接；所述控制串口(5)和所述遥测串口(6)分别与所述解算电路单元(3)相连接；所述测压结构(1)将飞行器表面的气体通过导气管(7)传输给所述压力传感器(2)，所述压力传感器(2)通过气体解算出气压信号和温度信号，并传输给所述解算电路单元(3)，所述解算电路单元(3)首先从所述控制串口(5)接收到自检指令信号，所述解算电路单元(3)根据自检指令信号判断气压信号和温度信号是否在气压阈值和温度阈值内，当气压信号和温度信号在气压阈值和温度阈值内，则通过控制串口(5)和遥测串口(6)发出自检正常信号；然后所述解算电路单元(3)从所述控制串口(5)接收到解算指令信号，所述解算电路单元(3)在解算指令信号的作用下根据气压信号和温度信号解算出飞行大气数据，然后通过控制串口(5)和遥测串口(6)将气压信号、温度信号和飞行大气数据传输给外部系统。2.根据权利1所述嵌入式大气数据传感系统，其特征在于：所述测压结构(1)包括复合材料套(11)和金属转接头(12)；其中，所述复合材料套(11)与所述金属转接头(12)相连接；所述复合材料套(11)与飞行器外壁(13)相连接；所述金属转接头(12)与所述导气管(7)相连接。3.根据权利2所述嵌入式大气数据传感系统，其特征在于：所述金属转接头(12)包括圆台部(121)和导管(122)；其中，所述圆台部(121)和所述导管(122)相连接；所述导管(122)与所述导气管(7)相连接；所述导管(122)为“f”型。4.根据权利1所述嵌入式大气数据传感系统，其特征在于：所述解算电路单元(3)包括DSP单元(31)和FPGA单元(32)；其中，所述控制串口(5)和所述遥测串口(6)分别与所述FPG...

【专利技术属性】
技术研发人员：豆修鑫，刘吴月，罗雨，邹凯，陈广强，罗小云，关发明，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11