旋翼飞行器和用于控制旋翼飞行器的方法技术

本发明专利技术涉及旋翼飞行器和用于控制旋翼飞行器的方法。在实施方式中，旋翼飞行器包括飞行控制计算机，该飞行控制计算机配置成：从旋翼飞行器的第一飞行器传感器接收第一传感器信号；从旋翼飞行器的第二飞行器传感器接收第二传感器信号，第二飞行器传感器与第一飞行器传感器不同；将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合以确定旋翼飞行器的估算竖向速度；根据旋翼飞行器的估算竖向速度而调节旋翼飞行器的飞行控制设备，从而改变旋翼飞行器的飞行特性；以及响应于检测到旋翼飞行器着地而重置互补滤波器。

Rotorcraft and methods for controlling rotorcraft

The invention relates to a rotorcraft and a method for controlling a rotorcraft. In the embodiment, the rotorcraft includes a flight control computer configured to receive the first sensor signal from the first aircraft sensor of the rotorcraft, receive the second sensor signal from the second aircraft sensor of the rotorcraft, the second aircraft sensor is different from the first aircraft sensor, and transmit the first sensor signal and the second sensor signal The sensor signal is combined with complementary filter to determine the estimated vertical velocity of the rotorcraft; the flight control equipment of the rotorcraft is adjusted according to the estimated vertical velocity of the rotorcraft to change the flight characteristics of the rotorcraft; and the complementary filter is reset in response to the detection of the landing of the rotorcraft.

【技术实现步骤摘要】
旋翼飞行器和用于控制旋翼飞行器的方法
技术介绍
旋翼飞行器可以包括具有一个或更多个主旋翼系统的一个或更多个旋翼系统。主旋翼系统产生气动升力以支撑飞行中的旋翼飞行器的重量并产生推力以在向前飞行中移动旋翼飞行器。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以在与主旋翼系统的旋转相同的方向上产生推力，以抵消由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了使旋翼飞行器平稳且高效地飞行，飞行员平衡发动机动力、主旋翼总体推力、主旋翼循环推力和尾旋翼推力，并且控制系统可以帮助飞行员使旋翼飞行器稳定并且减少飞行员的工作负担。
技术实现思路
在实施方式中，旋翼飞行器包括：加速度计；空气压力传感器；多个飞行控制设备；以及飞行控制计算机，该飞行控制计算机联接至空气压力传感器、加速度计和飞行控制设备，该飞行控制计算机配置成：从加速度计接收第一传感器信号，第一传感器信号指示旋翼飞行器的竖向加速度；将第一传感器信号相对于时间积分以获得第一竖向速度信号；从空气压力传感器接收第二传感器信号，第二传感器信号指示旋翼飞行器的竖向位置；将第二传感器信号相对于时间微分以获得第二竖向速度信号；将第一竖向速度信号和第二竖向速度信号与互补滤波器结合以估算旋翼飞行器的竖向速度；根据旋翼飞行器的竖向速度而致动飞行控制设备中的一个或更多个飞行控制设备；以及响应于检测到旋翼飞行器着地而重置互补滤波器。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式将第一竖向速度信号和第二竖向速度信号与互补滤波器结合：用第一滤波器对第一竖向速度信号进行滤波以获得第一经滤波信号；用第二滤波器对第二竖向速度信号进行滤波以获得第二经滤波信号，第二滤波器和第一滤波器彼此互补；以及将第一经滤波信号和第二经滤波信号相加以估算旋翼飞行器的竖向速度。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合：从第二竖向速度信号减去第一竖向速度信号以获得噪音差值信号；对噪音差值信号进行滤波以获得经滤波的差值信号；以及将第一竖向速度信号和经滤波的差值信号相加以估算旋翼飞行器的竖向速度。在实施方式中，旋翼飞行器包括飞行控制计算机，该飞行控制计算机配置成：从旋翼飞行器的第一飞行器传感器接收第一传感器信号；从旋翼飞行器的第二飞行器传感器接收第二传感器信号，第二飞行器传感器与第一飞行器传感器不同；将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合以确定旋翼飞行器的估算竖向速度；根据旋翼飞行器的估算竖向速度而调节旋翼飞行器的飞行控制设备，从而改变旋翼飞行器的飞行特性；以及响应于检测到旋翼飞行器着地而重置互补滤波器。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括第一飞行器传感器，第一飞行器传感器是加速度计。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式接收第一传感器信号：从加速度计接收竖向加速度信号；以及对竖向加速度信号进行积分以获得第一传感器信号。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括第二飞行器传感器，第二飞行器传感器是空气压力传感器。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式接收第一传感器信号：从空气压力传感器接收竖向位置信号；以及对竖向位置信号进行微分以获得第二传感器信号。在一些实施方式中，旋翼飞行器还包括飞行员飞行控制装置，该飞行员飞行控制装置联接至飞行控制计算机，飞行控制计算机还配置成根据飞行员飞行控制装置的运动而致动飞行控制设备。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式调节飞行控制设备：根据估算竖向速度将飞行员飞行控制装置与飞行控制设备断开联接。在旋翼飞行器的一些实施方式中，飞行控制计算机配置成通过下述方式调节飞行控制设备：还根据估算竖向速度而致动飞行控制设备。在实施方式中，方法包括：从旋翼飞行器的第一飞行器传感器接收第一传感器信号；从旋翼飞行器的第二飞行器传感器接收第二传感器信号，第二飞行器传感器与所述第一飞行器传感器不同；将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合以确定旋翼飞行器的估算竖向速度；根据旋翼飞行器的估算竖向速度而调节旋翼飞行器的飞行控制设备，从而改变旋翼飞行器的飞行特性；以及响应于检测到旋翼飞行器着地而重置互补滤波器。在该方法的一些实施方式中，将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合包括：用第一滤波器对所述第一传感器信号进行滤波以获得第一经滤波信号；用第二滤波器对第二传感器信号进行滤波以获得第二经滤波信号，第二滤波器和第一滤波器彼此互补；以及将第一经滤波信号和第二经滤波信号相加以确定旋翼飞行器的估算竖向速度。在该方法的一些实施方式中，将第一传感器信号和第二传感器信号与互补滤波器结合包括：从第二传感器信号减去第一传感器信号以获得噪音差值信号；对噪音差值信号进行滤波以获得经滤波的差值信号；以及将第一传感器信号和经滤波的差值信号相加以确定旋翼飞行器的估算竖向速度。在该方法的一些实施方式中，第一飞行器传感器是加速度计。在该方法的一些实施方式中，接收第一传感器信号包括：从加速度计接收竖向加速度信号；以及对竖向加速度信号进行积分以获得第一传感器信号。在该方法的一些实施方式中，第二飞行器传感器是空气压力传感器。在该方法的一些实施方式中，接收第二传感器信号包括：从空气压力传感器接收竖向位置信号；以及对竖向位置信号进行微分以获得第二传感器信号。在该方法的一些实施方式中，调节旋翼飞行器的飞行控制设备包括：根据估算竖向速度将旋翼飞行器的飞行员飞行控制装置与飞行控制设备断开联接。在一些实施方式中，该方法还包括：从旋翼飞行器的轮承重传感器接收第一重量信号；根据第一重量信号确定旋翼飞行器的第一轮正承载比预定量的重量多的重量；以及响应于第一轮承载比预定量的重量多的重量而确定旋翼飞行器着地。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参照以下结合附图进行的描述，在附图中：图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器；图2A是根据一些实施方式的电传飞行控制系统的框图；图2B示出了根据一些实施方式的驾驶舱的内部；图3是根据一些实施方式的三环路飞行控制系统的框图；图4是根据一些实施方式的用于竖向速度估算的第一系统的框图；图5是根据一些实施方式的用于竖向速度估算的第二系统的框图；图6是根据一些实施方式的用于竖向速度估算的方法的框图；以及图7是根据一些实施方式的滤波器的框图。具体实施方式下面描述本公开的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未全部在本说明书中描述。当然，将理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，比如符合系统相关和商业相关的约束，这将因实现方式的不同而不同。此外，应当理解的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言仍然是常规工作。在本文中，在描绘附图中的装置时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将认识到的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼飞行器，包括：/n加速度计；/n空气压力传感器；/n多个飞行控制设备；以及/n飞行控制计算机，所述飞行控制计算机联接至所述空气压力传感器、所述加速度计和所述飞行控制设备，所述飞行控制计算机配置成：/n从所述加速度计接收第一传感器信号，所述第一传感器信号指示所述旋翼飞行器的竖向加速度；/n将所述第一传感器信号相对于时间积分以获得第一竖向速度信号；/n从所述空气压力传感器接收第二传感器信号，所述第二传感器信号指示所述旋翼飞行器的竖向位置；/n将所述第二传感器信号相对于时间微分以获得第二竖向速度信号；/n将所述第一竖向速度信号和所述第二竖向速度信号与互补滤波器结合以估算所述旋翼飞行器的竖向速度；/n根据所述旋翼飞行器的所述竖向速度而致动所述飞行控制设备中的一个或更多个飞行控制设备；以及/n响应于检测到所述旋翼飞行器着地而重置所述互补滤波器。/n

【技术特征摘要】
20180601 US 15/996,1321.一种旋翼飞行器，包括：
加速度计；
空气压力传感器；
多个飞行控制设备；以及
飞行控制计算机，所述飞行控制计算机联接至所述空气压力传感器、所述加速度计和所述飞行控制设备，所述飞行控制计算机配置成：
从所述加速度计接收第一传感器信号，所述第一传感器信号指示所述旋翼飞行器的竖向加速度；
将所述第一传感器信号相对于时间积分以获得第一竖向速度信号；
从所述空气压力传感器接收第二传感器信号，所述第二传感器信号指示所述旋翼飞行器的竖向位置；
将所述第二传感器信号相对于时间微分以获得第二竖向速度信号；
将所述第一竖向速度信号和所述第二竖向速度信号与互补滤波器结合以估算所述旋翼飞行器的竖向速度；
根据所述旋翼飞行器的所述竖向速度而致动所述飞行控制设备中的一个或更多个飞行控制设备；以及
响应于检测到所述旋翼飞行器着地而重置所述互补滤波器。


2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机配置成通过下述方式将所述第一竖向速度信号和所述第二竖向速度信号与所述互补滤波器结合：
用第一滤波器对所述第一竖向速度信号进行滤波以获得第一经滤波信号；
用第二滤波器对所述第二竖向速度信号进行滤波以获得第二经滤波信号，所述第二滤波器和所述第一滤波器彼此互补；以及
将所述第一经滤波信号和所述第二经滤波信号相加以估算所述旋翼飞行器的所述竖向速度。


3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机配置成通过下述方式将所述第一传感器信号和所述第二传感器信号与所述互补滤波器结合：
从所述第二竖向速度信号减去所述第一竖向速度信号以获得噪音差值信号；
对所述噪音差值信号进行滤波以获得经滤波的差值信号；以及
将所述第一竖向速度信号和所述经滤波的差值信号相加以估算所述旋翼飞行器的所述竖向速度。


4.一种旋翼飞行器，包括：
飞行控制计算机，所述飞行控制计算机配置成：
从所述旋翼飞行器的第一飞行器传感器接收第一传感器信号；
从所述旋翼飞行器的第二飞行器传感器接收第二传感器信号，所述第二飞行器传感器与所述第一飞行器传感器不同；
将所述第一传感器信号和所述第二传感器信号与互补滤波器结合以确定所述旋翼飞行器的估算竖向速度；
根据所述旋翼飞行器的所述估算竖向速度而调节所述旋翼飞行器的飞行控制设备，从而改变所述旋翼飞行器的飞行特性；以及
响应于检测到所述旋翼飞行器着地而重置所述互补滤波器。


5.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，还包括所述第一飞行器传感器，所述第一飞行器传感器是加速度计。


6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机配置成通过下述方式接收所述第一传感器信号：
从所述加速度计接收竖向加速度信号；以及
对所述竖向加速度信号进行积分以获得所述第一传感器信号。


7.根据权利要求4所述的旋翼飞行器，还包括所述第二飞行器传感器，所述第二飞行器传感器是空气压力传感器。


8.根据权利要求7所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机配置成通过下述方式接收所述第一传感器信号：
从所述空气压力传感器接收竖向位置信号；以及
对所述竖向位置信号进行微分以获得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克·道菲德·吉莱特，金成均，罗伯特·厄尔·沃沙姆二世，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国;US