[發明專利]一種大氣數據計算機及其實現方法

有效

• 申請號: 201110268698.1
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102360088A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 徐自明
• 申請（專利權）人: 陜西長嶺電子科技有限責任公司
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于航空電子領域，更具體的說是涉及一種大氣數據計算機系統及其實現方法。

背景技術

大氣數據計算機用于飛機飛行的控制和導航，能夠給飛機提供大氣總溫數據、大氣靜溫數據、大氣靜壓數據、大氣全壓數據、氣壓高度數據、真空速數據、指示空速數據、馬赫數、氣流方向、升降速度和相對高度數據，這些數據統稱為大氣數據。

其中，大氣總溫是指飛機飛行中大氣被壓縮后駐點處的大氣溫度；大氣靜溫是指飛機飛行中周圍未受擾動的大氣溫度；大氣靜壓是理想的不可壓縮的氣體作用在單位面積上的力；大氣動壓是理想的不可壓縮的氣體到達駐點時作用在單位面積上的力；大氣全壓是靜壓和動壓之和；氣壓高度是指飛機距標準氣壓平面的高度，其中，標準氣壓平面指標準狀態為760mmHg、溫度為288.15K、密度為1.225kg/m3的平均海平面；真空速是指飛機相對迎面氣流的速度；指示空速是指將真空速歸化到海平面的值，即不考慮大氣密度隨高度的變化，將靜壓和氣溫都看成常數，分別等于海平面標準大氣的靜壓和氣溫，通過測量動壓而得到的空速；馬赫數是飛機真空速與所在高度的音速之比；升降速度是指每秒鐘氣壓高度的變化速度；相對高度是指飛機相對于起飛前的機場的氣壓高度。

目前，國內使用的大氣數據計算機主要由中航集團161廠和221廠生產，其技術一直處于保密狀態，相關的信息不得而知。

根據國防工業出版社于1992年出版的《大氣數據計算機系統》(肖建德編)的介紹，國外目前使用的大氣數據計算機分為模擬大氣數據計算機和數字大氣數據計算機。其中，模擬大氣數據計算機主要采用機械式和模擬電路的方式實現對大氣數據的測量；數字大氣數據計算機主要采用一片16位的Z8002微處理器作為核心部件，用數字處理的方式實現對大氣數據的測量。

根據外場試驗發現，國內目前使用的大氣數據計算機體積和重量較大，低空氣壓高度數據跳變的幅度較大，數據處理的時間較長。

發明內容

本發明的目的在于克服國內目前使用的大氣數據計算機體積和重量較大、低空氣壓高度數據跳變的幅度較大、數據處理的時間較長的缺點，提供一種利用現代集成度高、運算速度快的數字電路集構成的大氣數據計算機及其實現方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：大氣數據計算機包括氣壓傳感器組件和數字信號處理組件這兩個基本的功能模塊，其中，氣壓傳感器組件包括全壓傳感器、靜壓傳感器和第一微處理器，第一微處理器能對采樣數據進行溫度補償；數字信號處理組件包括第二微處理器，該第二微處理器通過選通信號，分時接收氣壓傳感器組件輸出的靜壓數據和動壓數據，以及溫度傳感器輸出的實測溫度數據。

氣流方向傳感器可以作為用戶的選配件，在此基礎上還可以增加GPS接收機組件，該GPS接收機組件包括GPS接收機天線、高頻饋線電纜和GPS接收機板。

在飛機的外面安裝全壓管、靜壓管、溫度傳感器以及氣流方向傳感器，其中，全壓管和靜壓管在飛機內部通過軟管或硬管分別連接大氣數據計算機外殼上的全壓連接器和靜壓連接器，保證外部的氣壓傳導到全壓傳感器和靜壓傳感器，溫度傳感器和氣流方向傳感器分別通過導線或電纜連接數字信號處理組件。其中，全壓管是開口向著飛機飛行方向的金屬管，靜壓管是開口向著飛機側面或后面的金屬管，軟管可采用橡皮管，硬管可采用鋁塑管。

第二微處理器分時接收氣壓傳感器組件輸出的靜壓數據和動壓數據、溫度傳感器輸出的實測溫度數據、氣流方向傳感器輸出的氣流方向數據，以及飛機導航計算機輸出的機場氣壓數據，利用數學公式對這些數據進行計算和處理，可以得到大氣總溫、大氣靜溫、大氣靜壓、大氣全壓、氣壓高度、真空速、指示空速、升降速度、相對高度和氣流方向角度，再將得到的數據轉換成RS422格式的數據，通過一路RS422串行接口發送給工控機或其它需要這些數據的交聯設備。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明采用現代集成度高、運算速度快的數字電路，取代大量的模擬分離器件，將大氣數據計算機的氣壓傳感器部分和處理器電路部分做成兩個基本的功能模塊，每個功能模塊用一片微處理器進行處理，既提高了信號處理的實時性，減小了低空氣壓高度數據跳變的幅度，又減小了系統的體積、重量和功耗、增加了系統的擴展性。