[發明專利]使用LIDAR和傳統空中數據傳感器的混合式空中數據系統

在審

• 申請號: 201710169485.0
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107218967A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: G.羅登;D.T.金梅爾;X.Z.范
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 孫鵬,張濤

本申請要求2016年3月22日提交的美國臨時申請號62/311,805的優先權的權益，其公開通過引用被并入。

背景技術

經由各種飛行器機載儀器來收集空中數據（air data）參數。使用空中數據參數（包括空速、氣溫、攻角/側滑角（AoA/AoS）和空氣密度/壓力（pressure）來計算實際空速（TAS）、已校準空速（CAS）、馬赫數、靜態氣溫以及密度/壓力導出高度。

常規固定翼飛行器依賴于由皮托管和關聯傳感器、靜壓端口和關聯傳感器、溫度傳感器以及AoA和/或AoS葉片（vane）中的零個、一個或更多組成的傳統（legacy）（也稱為慣用）空中數據系統的全體來獲得飛行管理系統以及座艙儀器和顯示器所要求的空中數據被測變量（measurand）。替換地，零個、一個或更多的多功能探頭可以提供上述功能中的全部或子集。傳統空中數據傳感器中的某些遭受長期穩定性問題。

皮托管探頭和皮托管靜態探頭易遭受主要由于結冰或其它障礙物引起的故障，并且已經是多個悲劇事件中的根本原因。皮托管探頭的其它缺點包括：高攻角下的準確度的降低；低速度下的空速準確度的降低；每個機身（airframe）要求的校準（靜態源糾錯）；尤其是在高馬赫數下的空氣動力阻力；隨著探頭磨損及其它因素（諸如油漆波紋或飛行器改裝）的準確度和可重復性降低。雖然大量的研究和開發已致力于克服這些缺點，但是皮托管探頭面對著不能被克服的根本限制。

發明內容

一種空中數據系統包括光學空中數據系統，其包括一個或多個光檢測及測距（LiDAR）通道，所述一個或多個LiDAR通道中的每一個包括用于空中數據詢問（interrogation）的至少一個視線，其中所述一個或多個LiDAR通道被配置成輸出第一組空中數據信號?？蛇x非光學空中數據系統包括一個或多個非光學空中數據傳感器，所述一個或多個非光學空中數據傳感器選自由一個或多個皮托管傳感器（pitot sensor）、一個或多個靜壓傳感器、一個或多個溫度傳感器、一個或多個攻角葉片、一個或多個側滑角葉片、一個或多個多功能探頭及其組合組成的組。所述一個或多個非光學空中數據傳感器被配置成輸出第二組空中數據信號。一個或多個處理器被操作耦合到一個或多個LiDAR通道和一個或多個非光學空中數據傳感器（當存在時）。一個或多個處理器被配置成使用空中數據信號來進行信號分析、數據處理、數據增強（data augmentation）、表決（voting）或其組合。

附圖說明

理解了附圖僅僅描繪示例性實施例且因此不應被視為在范圍方面是限制性的，將通過使用附圖以附加的特征和細節來描述示例性實施例，在所述附圖中：

圖1圖示出用于飛行器的混合式空中數據系統的示例性實施例；以及

圖2是混合式空中數據系統的框圖，其描繪了用于各種可能傳感器組合的空中數據信息的流。

具體實施方式

在下面的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，并且其中以圖示的方式示出了特定說明性實施例。應理解的是可以利用其它實施例，并且可以進行邏輯、機械以及電氣改變。因此不應以限制性意義來理解下面的詳細描述。

提供了一種用于飛行器的混合式空中數據系統，其采用以不同組合的光檢測和測距（也寫為LIDAR、LiDAR或LADAR）空中數據傳感器以及可選傳統空中數據傳感器（包括多功能探頭），其被用來生成各種空中數據被測變量。

該混合式空中數據系統一般地包括光學空中數據系統，其包括每個包括用于空中數據詢問的至少一個視線的一個或多個LiDAR通道，其中所述一個或多個LiDAR通道被配置成輸出一組空中數據信號。還可以采用可選非光學空中數據系統，并且其包括選自一個或多個皮托管傳感器、一個或多個靜壓傳感器、一個或多個溫度傳感器、一個或多個攻角葉片、一個或多個側滑角葉片、一個或多個多功能探頭及其組合的一個或多個非光學空中數據傳感器。所述一個或多個非光學空中數據傳感器被配置成輸出另一組空中數據信號。另外，一個或多個處理器被操作耦合到LiDAR通道和非光學空中數據傳感器（當存在時）。處理器被配置成使用空中數據信號來進行信號分析、數據處理、數據增強、表決或其組合。