嵌入式大气数据传感系统解算模型和算法研究.doc

摘要：通过测量飞行器外表压力分布来推算基本大气数据的系统被称为嵌入式大气数据传感系统（Flush Air Data Sensing System），简称FADS系统。他能够在传统大气数据传感系统所无法工作的条件下正常工作，如大迎角、高超声速或者对飞行器隐身性能要求较高的情况下。相较于传统的大气数据传感器，因其在精度、可靠性、隐身性上展现出的巨大优势，因此适用于现代的各种飞行器，本文主要研究了测压孔布局、解算算法、系统误差等FADS系统技术。

现代FADS系统算法大体可以分为两大类，一种是基于FADS空气动力学模型，根据测压孔所测量的压力数据通过函数来推算出所需要的大气数据，如迎角、侧滑角、马赫数，并且根据这组数据，其他大气参数如飞行高度等也能被推算出来了，本文研究了其中最为典型的三点法以及最小二乘法。另一种是基于经验的神经网络算法模型，这种模型的适用性更广，尤其是在飞行器外表更加复杂，无法很好的进行测压孔布局的情况下，神经网络模型体现出了很好的容错性，本文研究了其中的BP网络模型。

本文分析研究FADS系统的各种误差来源，采用多项式拟合的方式进行校正可以得到精度的迎角和侧滑角。同时比较各种算法在不同马赫数情况下的动压、静压等参数的相对误差，分析结果并得出了在不同马赫数下的各个算法的优劣性，并对其展开研究。

关键词：嵌入式大气数据传感系统，三点法，最小二乘法，BP网络法

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论3

1.1 研究背景和意义3

1.1.1课题的研究背景3

1.1.2 课题的研究意义3

1.2嵌入式大气数据传感系统及其算法的发展现状和趋势4

1.3论文的组织结构5

第二章 大气数据系统与FADS系统求解模型7

2.1传统的大气数据传感系统7

2.1.1大气数据传感系统的的介绍7

2.1.2空速管8

2.1.3探针9

2.1.4大气数据计算机10

2.1.5传统大气数据系统的缺陷11

2.2FADS系统12

2.2.1压力传感器12

2.2.2FADS空气动力学模型13

2.2.3FADS系统神经网络模型15

第三章FADS系统解算算法16

3.1三点法16

3.1.1三点法的求解算法16

3.1.2求解迎角侧滑角16

3.1.3求解动压、静压和形压系数17

3.2最小二乘法18

3.3BP神经网络法19

第四章FADS系统结算方法数值仿真分析21

4.1最小二乘法求解误差分析21

4.2三点法误差分析23

4.3BP网络算法误差分析30

第五章总结和展望33

5.1总结33

5.2展望33

参考文献35

致    谢37