用于在飞行器飞行期间自动估计飞行器的速度的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于在飞行器飞行期间自动估计飞行器的速度的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
用于在飞行器飞行期间自动估计飞行器的速度的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于实时自动估计飞行器、尤其是运输机的至少一个速度的系统和方法。

技术介绍

[0002]通常，为了确定飞行器在飞行期间的速度，尤其是马赫数或V
CAS
类型的校正速度或修正速度(CAS表示“校正空速”)，使用皮托探针进行总空气压力的测量，使用专用传感器进行静空气压力的测量。然后使用这些测量结果利用标准公式计算速度。因此这种计算需要测量总空气压力。由此，如果期望免除使用传感器(总空气压力传感器或皮托探针)以减轻重量并降低相关成本和处理链的复杂性，则这种标准解决方案不再能够确定飞行器的空速。而且，如果期望提高标准总压力测量的可用性和可靠性，例如以便即使在这些传感器发生故障的情况下提高控制的自主性，期望具有可用的不同测量或估计。
[0003]因此，本专利技术涉及一种用于在飞行器飞行期间无需使用总压力测量而自动估计飞行器的至少一个速度的系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主题是一种用于在飞行器飞行期间无需使用总压力测量而自动估计飞行器、尤其是运输机的速度的系统。
[0005]根据本专利技术，所述系统包括：
[0006]‑
确定模块，该确定模块被配置成确定表示施加在飞行器的至少一个控制面上的力的至少一个量；
[0007]‑
计算模块，该计算模块被配置成至少基于由确定模块确定的一个或多个量来计算飞行器的至少一个速度；
[0008]‑
发送模块，该发送模块被配置成将由计算模块计算出的飞行器的一个或多个速度发送至用户设备。
[0009]表示力的一个或多个量各自对应于作动器的两个液压腔室之间测得的压力差，该作动器旨在使飞行器的控制面偏转。
[0010]估计系统进一步包括被配置成从飞行器采集多个飞行参数的采集模块，
[0011]由计算模块基于总体压力差或单独的压力差以及多个飞行参数使用函数来计算飞行器的一个或多个速度，其中一个或多个速度是一个或多个压力差的函数，该函数具有以下表达式：
[0012]V
CAS
＝f(θ),
[0013]其中，
[0014]V
CAS
对应于所述要确定的一个或多个速度，
[0015]‑
θ对应于参数向量，该参数向量包括由确定模块确定的总体压力差或单独的压力差以及由测量模块测得的多个飞行参数。
[0016]基于神经网络来计算一个或多个速度，其中要计算的一个或多个速度对应于神经网络的输出层，并且其中总体压力差或单独的压力差以及多个飞行参数对应于神经网络的输入层，神经网络包括离线确定的固定突触权重。
[0017]因此，借助于确定至少一个控制面上的力，可以无需使用总压力而估计飞行器的速度。估计速度可以通过飞行器的飞行控制计算机尤其在指导飞行器的规则中使用。
[0018]在一个特定实施例中，确定模块还包括被配置成从作动器或从每个作动器采集单独的压力差的至少一个采集子模块，单独的压力差由每个作动器的压力差测量传感器测量。
[0019]有利地，确定模块包括被配置成对所采集的一个或多个单独的压力差进行滤波的滤波子模块。
[0020]在一个特定实施例中，确定模块另外还包括确定子模块，该确定子模块被配置成通过计算单独的压力差的平均值、或者实际上是中值、或者实际上是加权平均值来确定总体压力差。
[0021]在非限制性示例中，参数向量具有以下形式：
[0022]θ＝[ΔP；P
s
；α；CONF；p；δ
p
],
[0023]其中：
[0024]‑
ΔP对应于由确定模块确定的总体压力差或单独的压力差，
[0025]‑
P
s
对应于静空气压力，
[0026]‑
α对应于飞行器的迎角，
[0027]‑
CONF对应于飞行器的缝翼和襟翼的空气动力配置，
[0028]‑
p对应于飞行器的滚转角，
[0029]‑
δ
p
对应于控制面的偏转角或连接到飞行器控制面的作动器的轴的位置的偏转角。
[0030]本专利技术还涉及一种用于在飞行器飞行期间自动估计飞行器的速度的方法。
[0031]根据本专利技术，该方法至少包括以下步骤：
[0032]‑
由确定模块实施的确定步骤，该步骤在于确定表示施加在飞行器的至少一个控制面上的力的至少一个量，表示力的一个或多个量各自对应于作动器的两个液压腔室之间测得的压力差，该作动器旨在使飞行器的控制面偏转；
[0033]‑
由计算模块实施的计算步骤，该步骤在于至少基于由确定模块确定的一个或多个量来计算飞行器的至少一个速度；
[0034]‑
由发送模块实施的发送步骤，该步骤在于将在计算步骤中计算出的飞行器的一个或多个速度发送至用户设备。
[0035]该估计方法进一步包括由采集模块实施的采集步骤，该步骤在于从飞行器采集多个飞行参数。
[0036]由计算步骤基于压力差以及多个飞行参数使用函数来计算飞行器的一个或多个速度，其中一个或多个速度是一个或多个压力差的函数，该函数具有以下表达式：
[0037]V
CAS
＝f(θ),
[0038]其中，
[0039]‑
V
CAS
对应于所述要确定的一个或多个速度，
[0040]‑
θ对应于参数向量，该参数向量包括由确定步骤确定的压力差以及由采集步骤测得的多个飞行参数；
[0041]基于神经网络来计算一个或多个速度，其中要计算的一个或多个速度对应于神经网络的输出层，并且其中压力差以及多个飞行参数对应于神经网络的输入层，神经网络包括固定突触权重，固定突触权重通过对针对飞行器的多次飞行而确定的数据集进行训练来离线确定。
[0042]本专利技术还涉及一种飞行器、尤其是运输机，所述飞行器包括如以上所指明的用于控制飞行器的轨迹的系统。
附图说明
[0043]附图将使得清楚地理解可以如何实现本专利技术。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元件。
[0044]图1示意性地示出了估计系统的一个实施例。
[0045]图2示意性地示出了作动器和由作动器偏转的控制面的截面。
[0046]图3示意性地示出了由本专利技术的一个实施例中的估计系统实现的神经网络的配置。
[0047]图4示出了根据本专利技术实施例的包括对应于飞行器AC的实际速度V
CAS
的粗曲线和对应于飞行器AC的估计速度V
CAS
的细曲线的图。
[0048]图5示意性地示出了估计方法。
[0049]图6示意性地示出了具有应用于飞行器副翼的机载估计系统的飞行器。
具体实施方式
[0050]图1中示意性地示出了用于在飞行器AC飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在飞行器飞行期间自动估计所述飞行器的速度的系统，其特征在于，所述系统包括：
‑
确定模块(2)，所述确定模块被配置成确定表示施加在所述飞行器(AC)的至少一个控制面(7)上的力的至少一个量，表示力的所述一个或多个量各自对应于作动器(6)的两个液压腔室(61，62)之间测得的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)，所述作动器旨在使所述飞行器(AC)的控制面(7)偏转；
‑
计算模块(4)，所述计算模块被配置成至少基于由所述确定模块(2)确定的所述一个或多个量来计算所述飞行器(AC)的至少一个速度(V
CAS
)；
‑
发送模块(5)，所述发送模块被配置成将由所述计算模块(4)计算出的所述飞行器的一个或多个速度(V
CAS
)发送至用户设备(8)；所述估计系统进一步包括采集模块(3)，所述采集模块被配置成从所述飞行器(AC)采集多个飞行参数，由所述计算模块(4)基于所述压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)以及所述多个飞行参数使用函数来计算所述飞行器的一个或多个速度，其中所述一个或多个速度(V
CAS
)是所述一个或多个压力差(ΔP)的函数，所述函数具有以下表达式：V
CAS
＝f(θ)，其中，
‑
V
CAS
对应于所述要确定的一个或多个速度，
‑
θ对应于参数向量，所述参数向量包括由所述确定模块(2)确定的所述压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)以及由所述采集模块(3)测得的所述多个飞行参数；基于神经网络来计算所述一个或多个速度(V
CAS
)，其中所述要计算的一个或多个速度(V
CAS
)对应于所述神经网络的输出层，并且其中所述压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)以及所述多个飞行参数对应于所述神经网络的输入层，所述神经网络包括固定突触权重，所述固定突触权重通过对针对所述飞行器(AC)的多次飞行而确定的数据集进行训练来离线确定。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述确定模块(2)包括至少一个采集子模块(21)，所述采集子模块被配置成从所述作动器(6)或从每个作动器(6)采集单独的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)，所述单独的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)由每个作动器(6)的压力差测量传感器(C1，C2，C3)测量。3.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，其特征在于，所述确定模块(2)包括滤波子模块(22)，所述滤波子模块被配置成对所述采集的一个或多个单独的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)进行滤波。4.根据权利要求2和3中任一项所述的系统，其特征在于，所述确定模块(2)进一步包括确定子模块(23)，所述确定子模块被配置成通过计算所述单独的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)的平均值、或者实际上是中值、或者实际上是加权平均值来确定总体压力差(ΔP)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述参数向量(θ)具有以下形式：
其中：
‑
ΔP对应于由所述确定模块(2)确定的所述总体压力差(ΔP)或所述单独的压力差(ΔP1，ΔP2，ΔP3)，
‑
P
s
对应于静空气压力，
‑
α对应于所述飞行器(AC)的迎角，
‑
CONF对应于所述飞行器(AC)的缝翼和襟翼的空气动力配置，
‑
p对应于所述飞行器(AC)的滚转角，
‑
δ
p
对应于控制面的偏转角或连接到所述飞行器(AC)的控制面的作动器的轴的位置的偏转角。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述神经网络具有三层：输入层(L1)、输出层(L3)和在所述输入层(L1)与所述输出层(L3)之间的隐藏层(L2)。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述隐藏层(L2)包括最大数量(K)个神经元，所述最大数量小于20。8.根据权利要求6和7中任一项所述的系统，其特征在于，所述神经网络是前馈神经网络。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：