梁 巍,黃振峰,賈繼陽,厲金鵬,覃澤龍

(廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 南寧 530004)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和航空事業(yè)的飛速發(fā)展,飛行任務(wù)更多且更艱巨,情況更復(fù)雜,這對飛行控制提出了更高要求[1]。飛行控制系統(tǒng)包括飛行控制計(jì)算機(jī)、舵機(jī)航向系統(tǒng)、IMU慣導(dǎo)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)以及大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等[2]。其中,大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是飛行控制系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)組成部分,五孔探針根據(jù)氣壓傳感器測量的大氣靜壓、大氣溫度和大氣總壓經(jīng)過數(shù)據(jù)解算之后得到的高度、空速、迎角、側(cè)滑角等數(shù)據(jù)為飛行控制計(jì)算機(jī)提供了實(shí)時(shí)的大氣數(shù)據(jù)信息,是進(jìn)行飛行控制的重要依據(jù)[3]。

傳統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的風(fēng)標(biāo)迎角傳感器結(jié)構(gòu)簡單,安裝簡便,但響應(yīng)速度慢,且對翼面加工要求較高[4],針對傳統(tǒng)的大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更新速率慢,精度較低的不足,飛控系統(tǒng)對五孔探針大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了高精度、高通信速率、信號抗干擾能力強(qiáng)、高可靠性和體積小、質(zhì)量輕等高集成度的要求,本文中根據(jù)飛行控制和五孔探針大氣數(shù)據(jù)采集原理,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA+DSP的五孔探針大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),并對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,提高了整體系統(tǒng)的通信速率及數(shù)據(jù)采樣精度。

1 大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量原理

完整的大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般通過傳感器測得的大氣靜壓、動壓(總壓)、溫度、指示攻角以及氣源誤差修正等信號,經(jīng)過數(shù)據(jù)解算得到大氣高度、指示空速、大氣總溫、氣壓高度變化率、馬赫數(shù)等數(shù)據(jù),以供執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)對無人機(jī)飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測及精確控制[5]。根據(jù)某型無人機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)需求,本系統(tǒng)主要測量參數(shù)為大氣靜壓、動壓、溫度,輸出信號為大氣高度、指示空速、迎角及側(cè)滑角等[6]。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程大致如下:FPGA模塊讀取多路傳感器同步采集到的數(shù)字信號,之后將原始數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)幀,傳輸至DSP中解算成大氣高度、指示空速、迎角、側(cè)滑角等飛控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù),最終按照雙方協(xié)議格式發(fā)送至飛控計(jì)算機(jī),在飛控計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制[7]。數(shù)據(jù)傳輸流程框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)傳輸流程

1.1 大氣高度測量原理

無人機(jī)進(jìn)行飛行測試時(shí)一般處于對流層,即高度低于 11 km,大氣高度和大氣壓的關(guān)系可用以下公式表示為[8]

(1)

式(1)中:H為大氣高度,m;T0=288 K為標(biāo)準(zhǔn)大氣下海平面的溫度;τ=6.5×10-3K/m為溫度變化率;PH為當(dāng)前高度對應(yīng)的大氣靜壓,Pa;P0=101.325 kPa為標(biāo)準(zhǔn)大氣下海平面的大氣靜壓;R=287.052 87 m2·K-1·S-2為空氣氣體常數(shù),則最終適用計(jì)算公式為

(2)

1.2 指示空速測量原理

在飛行高度小于11 km,非真空的環(huán)境下,指示空速可直觀地表示空氣動力學(xué)大小,即本文提到的空速。根據(jù)不可壓縮流體伯努利方程,指示空速與動壓計(jì)算關(guān)系為

(3)

式(3)中:Vi為指示空速,m/s;Pd為傳感器測得的動壓,Pa;ρ為當(dāng)前大氣密度,kg/m3。而大氣密度與大氣靜壓和大氣溫度的關(guān)系為

(4)

式(4)中:P為當(dāng)前大氣靜壓,Pa;T為當(dāng)前空氣溫度,K。

考慮到以下2個(gè)因素:1)大氣高度計(jì)算公式較為復(fù)雜,單模塊運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)整體通信速率在設(shè)計(jì)需求范圍內(nèi),若增加系統(tǒng)復(fù)雜性,需綜合考慮系統(tǒng)耗時(shí)增加的問題;2)大氣密度、大氣總溫等參數(shù)會隨著氣壓高度變化而改變,對大氣靜壓的計(jì)算產(chǎn)生誤差。本系統(tǒng)將結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)大氣表對大氣靜壓、氣壓高度和動壓進(jìn)行線性插值,以減小大氣密度和溫度誤差對計(jì)算結(jié)果的影響,在保證精度的前提下提高系統(tǒng)運(yùn)行效率[9]。

1.3 五孔探針校準(zhǔn)測量原理

五孔探針是一種根據(jù)壓差比計(jì)算來流方向及角度的氣動探針,常用于流體測量,相關(guān)研究都比較成熟。五孔探針的校準(zhǔn)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),五孔探針的測量精度很大程度取決于校準(zhǔn)時(shí)的模型搭建是否符合五孔探針實(shí)際情況。由于每一枚探針的加工必然存在機(jī)械誤差,因此即使是同一批次生產(chǎn)的五孔探針,也需要對每一枚探針進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn),確定探針校核系數(shù)與角度之間的關(guān)系,才能用于角度測量。

五孔探針分區(qū)原理圖如圖2所示,為了方便表示,將5個(gè)孔分別標(biāo)號為1、2、3、4、5。5個(gè)小孔對應(yīng)的管路分別通過尾部引壓管與五路差壓傳感器正端相連來測量探針頭部表面的動壓,校準(zhǔn)時(shí),將五孔探針置于流場中,開孔方向朝向來流方向,以探針頭部球心為中心,通過給定角度指令控制電動轉(zhuǎn)臺以獲取不同角度下各孔的壓力值,根據(jù)各孔壓力的壓差比,可得到不同角度下五孔探針的校正系數(shù)Kα、Kβ[10],分別對迎角、側(cè)滑角采用曲線擬合方法搭建數(shù)學(xué)模型,確定角度與校核系數(shù)之間的擬合函數(shù)α—Kα、β—Kβ關(guān)系,并寫入嵌入式系統(tǒng)中,根據(jù)校核系數(shù)反求角度值。

當(dāng)五孔探針位于中心位置時(shí),中心孔P2壓力最大,隨著測量角度逐漸增大,最大壓力的感受孔將從中心孔移至正對來流方向的側(cè)邊孔。因此根據(jù)壓力的變化規(guī)律,可將感受孔劃分為5個(gè)區(qū)域,即一個(gè)內(nèi)區(qū)和4個(gè)外區(qū),4個(gè)外區(qū)各占90°的扇形區(qū)域。

對于內(nèi)區(qū)(0<α<22.5°,0<β<22.5°),定義為

(5)

處于內(nèi)區(qū)時(shí),中心孔與側(cè)邊孔壓力差變化較小,因此選用對側(cè)孔壓力差作為分子,能較為直觀地觀察數(shù)據(jù)變化情況。

對于外區(qū)(22.5<α<45°或-45<α<-22.5°,22.5<β<45°或-45<β<-22.5°),由于在大流動角下探針有2個(gè)孔位于分離區(qū)內(nèi),因此必須用迎風(fēng)面的3個(gè)孔來確定來流方向,即

(6)

(7)

(8)

(9)

式(6)—式(9)中:Kα1、Kα2分別為迎角正、負(fù)向校核系數(shù);Kβ1、Kβ2分別為側(cè)滑角正、負(fù)向校核系數(shù)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了滿足體積小、高精度、抗干擾、多路同步采樣的需求,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。系統(tǒng)通過電源模塊給核心板、串口模塊以及傳感器模塊供電;FPGA+DSP核心板部分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理核心模塊;壓力傳感器模塊將大氣中的數(shù)據(jù)采集至傳感器芯片中,由FPGA同步讀取;兩路串口及測試信號接口可供系統(tǒng)將大氣數(shù)據(jù)傳出,用作數(shù)據(jù)測試及驗(yàn)證。

圖3 硬件電路框圖

數(shù)字式MEMS傳感器連接五孔探針采集大氣中的靜壓、動壓和溫度的模擬信號,其內(nèi)置的ADC轉(zhuǎn)換芯片將轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過通訊隔離芯片傳輸至FPGA芯片中,FPGA經(jīng)過組幀后再通過EMIF接口將數(shù)據(jù)傳輸至DSP芯片中進(jìn)行數(shù)據(jù)解算,最后通過串口通信將解算后的數(shù)據(jù)發(fā)送至飛控上位機(jī)。

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

根據(jù)嵌入式系統(tǒng)要求,本系統(tǒng)的絕壓傳感器選用了高分辨率、高精度的數(shù)字式傳感器MS5803-01BA。該產(chǎn)品支持SPI和IIC通信方式,并可根據(jù)用戶需要自由配置模式以及采樣率,其內(nèi)置的ADC轉(zhuǎn)換模塊可提供24位的壓力和溫度數(shù)字值[12],分辨率分別可達(dá)0.01 m和0.01 ℃。

差壓傳感器部分選擇的是MS4525DO傳感器,該產(chǎn)品由2個(gè)孔徑只有2.1 mm的探頭來采集壓力數(shù)據(jù)。其同樣支持SPI和IIC通信方式,內(nèi)置的CMOS調(diào)節(jié)電路和ADC轉(zhuǎn)換芯片可將壓力數(shù)據(jù)輸出為14位數(shù)字值,完全校準(zhǔn)時(shí),精度可達(dá)0.25%最大量程誤差帶。

本設(shè)計(jì)中,MS5803和MS4525DO傳感器均采用濾波后的+3.3VD電源供電,與核心板的+3.3 V相隔離,減小電氣干擾。MS5803和MS4525DO傳感器還具有體積小、集成度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn),其電路原理圖如圖4所示。

2.2 通訊隔離模塊

為了減小噪聲以及電磁干擾,通訊隔離模塊選擇光耦隔離芯片TLP291-4。TLP291-4由一個(gè)四通道的光電晶體管和紅外發(fā)光二極管組成,符合SPI的四線制通信,適用于高集成度、高精度的精簡電路設(shè)計(jì)中,提高通訊質(zhì)量及可靠性。

2.3 核心處理模塊

現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片spartan-6具有超過40個(gè)I/O、多個(gè)FIFO存儲器、多個(gè)RAM存儲器和ROM存儲器等,可供多路數(shù)據(jù)的同步讀寫傳輸和保存。其通信速率可達(dá)到7.5 Mbit/s或更高[13]。

DSP選用的是TI公司的TMS320F28377D雙核微控制器,擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力,可以計(jì)算更復(fù)雜的公式,同時(shí)處理多路數(shù)據(jù)的解算。

FPGA和DSP間的通訊采用的是EMIF(外部存儲器接口)協(xié)議,本質(zhì)是使FPGA充當(dāng)DSP的一個(gè)高速數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)同處理平臺。

2.4 串口通信模塊

串口通信模塊選擇的是帶隔離的ADM2582E芯片,該芯片是完全集成的信號和功率隔離數(shù)據(jù)收發(fā)器,配置輸出為RS-485或RS-422接口,適用于多點(diǎn)傳輸?shù)母咚偻ㄐ?可有效抑制共模干擾。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件部分整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為FPGA與傳感器的通信部分和DSP的數(shù)據(jù)解算部分。FPGA與傳感器間的通信采用的是SPI協(xié)議,用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求自行設(shè)置通信速率及SPI通信模式,FPGA是時(shí)序控制,可以實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)高速同步采集。DSP中首先需要將24位數(shù)字采樣值轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型計(jì)算值,根據(jù)寫入DSP程序的五孔探針模型解算出需要的空速值及角度值,再經(jīng)過二階溫度補(bǔ)償和濾波算法后[14],將需要輸出的數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議打包成數(shù)據(jù)幀發(fā)送。

3.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊通信速率由FPGA產(chǎn)生的SCLK時(shí)鐘自行控制,在一個(gè)SCLK時(shí)鐘周期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)一位數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送和讀取。系統(tǒng)由FPGA同時(shí)發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的指令給五路傳感器,傳感器收到指令后將指令對應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)返回給FPGA,按地址保存在FPGA的RAM存儲器中供DSP讀取。為避免多路數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭情況,FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)了多個(gè)FIFO和RAM的IP核模塊以緩沖數(shù)據(jù),并且能夠起到時(shí)鐘同步的作用,FPGA程序框圖如圖5所示。

圖5 微處理器程序框圖

3.3 模型搭建與數(shù)據(jù)解算

FPGA端將發(fā)送數(shù)據(jù)存入RAM對應(yīng)地址后,DSP通過EMIF收到雙方握手信號后開始接收數(shù)據(jù),并通過判斷接收幀計(jì)數(shù)是否更新來進(jìn)行數(shù)據(jù)的解算,每接收一幀完整數(shù)據(jù)執(zhí)行一遍解算程序,包括線性插值運(yùn)算,二階溫度補(bǔ)償和濾波算法等,整個(gè)程序運(yùn)行時(shí)間不超過50 μs。DSP數(shù)據(jù)解算程序框圖如圖5所示。

3.3.1角度解算模型搭建

在使用五孔探針進(jìn)行測量前,需要先搭建五孔探針模型,由于理論研究的難度較大,目前只針對實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)來對五孔探針模型的搭建進(jìn)行分析研究[15]。該過程需先對五路動壓傳感器分別進(jìn)行標(biāo)定,后進(jìn)行多路一致性標(biāo)定,測量各個(gè)角度下各孔的動壓值,可得到角度值與校正系數(shù)的關(guān)系并通過線性插值等方法得到擬合曲線。

為避免高流速、大流動角下處于分離區(qū)的感受孔由于氣流不穩(wěn)定產(chǎn)生壓力突變的情況,克服巨大工作量帶來的困難,可以根據(jù)實(shí)際情況,對校核系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,引入新的校核系數(shù)Kα,β,新的校核系數(shù)Kα,β應(yīng)符合如下要求:

1) 能夠有效地反映流場速度、角度變化對探針動態(tài)性能特性的影響;

2) 能夠有效地減小孔位之間壓力互相影響;

3) 能夠在保證測量精度的前提下,減小工作量。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的五孔探針校正系數(shù)Kα,β與壓差比的關(guān)系可表示為

(10)

式(10)中:Kα,β為新五孔探針校正系數(shù),無量綱;P2表示中心孔2孔壓力,Pa;Px表示P1,3,4,5某孔壓力,具體選取哪個(gè)孔計(jì)算可根據(jù)安裝位置及轉(zhuǎn)動角度方向判斷,Pa;Ps為當(dāng)前大氣靜壓,kPa。

在探針校核標(biāo)定過程中,結(jié)合Kα,β,可以有效地簡化高流速、大流動角的流場下五孔探針的動態(tài)性能測試工作,節(jié)約了大量的時(shí)間,降低了工作成本。并且取消側(cè)邊孔平均值這一項(xiàng)式,利用直接測得的大氣靜壓對校核系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償,可有效地減小處于分離區(qū)孔位壓力值對迎風(fēng)面孔位壓力值的影響,對傳感器精度要求較高。

各差壓傳感器及五孔探針進(jìn)行標(biāo)定之后,根據(jù)五孔探針標(biāo)定時(shí)搭建的模型,可用全對向測量法對迎角、側(cè)滑角進(jìn)行校驗(yàn),即將五孔探針置于流場中,轉(zhuǎn)動至任意角度,可根據(jù)此時(shí)的壓差比計(jì)算出當(dāng)前α、β角度值。本系統(tǒng)中搭建的五孔探針校正系數(shù)模型為

(11)

(12)

式(11)—式(12)中:α、β分別為迎角、側(cè)滑角,(°);Kα、Kβ分別為α、β角的校正系數(shù),無量綱。

3.3.2濾波算法

濾波算法方面,式(13)、(14)為一階低通濾波差分方程,由于一階濾波算法的局限性在于如設(shè)置濾波帶寬越小,濾波效果越好,則滯后更嚴(yán)重。因此本系統(tǒng)在去尖刺濾波的基礎(chǔ)上,采用動態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)的濾波算法,即數(shù)據(jù)平穩(wěn)時(shí)選擇低帶寬參數(shù),數(shù)據(jù)快速變化時(shí)選擇高帶寬參數(shù),在保證濾波效果的同時(shí),極大縮短了滯后的時(shí)間,保證了數(shù)據(jù)顯示的實(shí)時(shí)性和可靠性,有效提高系統(tǒng)精度。

y=k1·y0+k2·(u+u0)

(13)

(14)

式(13)—式(14)中:Fb為截止頻率,Hz;Ts為采樣周期,s;y為本次濾波值;y0為上次濾波值;u為本次采樣值;u0為上次采樣值。

濾波比較結(jié)果如圖6所示,結(jié)果顯示,低帶寬濾波對高頻噪聲有更好的濾波效果,但數(shù)據(jù)滯后明顯;高帶寬濾波的滯后時(shí)間更短,但濾波效果不理想。動態(tài)濾波可以很好地綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)而減小缺點(diǎn)的影響,是提高系統(tǒng)精度及通信速率必不可少的一環(huán)。

圖6 濾波算法比較結(jié)果

4 測試結(jié)果與分析

系統(tǒng)實(shí)物搭建如圖7所示,系統(tǒng)主要由2部分組成,即五孔探針機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳感器PCB通信板,在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖7 五孔探針系統(tǒng)實(shí)物圖

4.1 氣壓高度測試

氣壓高度測試地點(diǎn)選擇北京海淀區(qū)某大廈,其一層的海拔高度為55 m,標(biāo)準(zhǔn)層高為3.5 m。為保證測量穩(wěn)定性及精度,在每個(gè)樓層停留20 min取測量平均值作為計(jì)算值,部分測試數(shù)據(jù)如表1所示,氣壓高度的平均誤差為0.058 5 m,平均相對誤差為0.552%。氣壓高度數(shù)據(jù)是后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)最基礎(chǔ)也是最重要一環(huán),氣壓高度的精度決定了后續(xù)實(shí)驗(yàn)的最低精度。

表1 各樓層氣壓高度測試結(jié)果

4.2 迎角、側(cè)滑角測試

由于五孔探針五路差壓傳感器壓差比與空速差比的關(guān)系相同,故實(shí)驗(yàn)過程選取經(jīng)過補(bǔ)償及濾波計(jì)算后的空速值進(jìn)行計(jì)算比較。

在多路傳感器完全標(biāo)定驗(yàn)證正確的情況下,為減小五孔探針擺動時(shí)因機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的干擾,迎角與側(cè)滑角測試方式采用半對向測量法[16],即將五孔探針置于流場中,開孔方向朝向來流方向,控制電機(jī)以探針頭部為球心,通過改變來流方向調(diào)整角度大小。測量迎角α?xí)r,使4、5孔空速保持一致,改變α角至任意角度,觀察1、3孔空速變化規(guī)律。試驗(yàn)以高精度旋轉(zhuǎn)變壓器測量結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn),對不同速度下傳統(tǒng)迎角傳感器與系統(tǒng)搭建模型各角度進(jìn)行多組測試試驗(yàn),側(cè)滑角β測試過程同理。

測試過程為將五孔探針與傳統(tǒng)風(fēng)標(biāo)迎角傳感器置于同一流場中,盡可能使其處于相同狀態(tài),不斷改變來流方向,即迎角α大小,同時(shí)采集二者測量的空速與角度值并解算。以給定旋轉(zhuǎn)變壓器角度為基準(zhǔn),某次測試結(jié)果如圖8所示,本次試驗(yàn)中,依次將α角調(diào)整至+10、+15、+20、+15、+10、+5、0、-5、-10、-15、-5、0、5°,為保證讀取數(shù)據(jù)穩(wěn)定,每調(diào)整一定角度保持5s取平均值,記錄數(shù)據(jù)并驗(yàn)證。最終迎角(α)、側(cè)滑角(β)多組試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

表2 迎角α測試結(jié)果

表3 側(cè)滑角β測試結(jié)果

圖8 迎角測試過程

測試結(jié)果顯示,采樣頻率由傳統(tǒng)迎角傳感器的10 Hz提升至100 Hz。迎角、側(cè)滑角測量平均誤差可控制在0.139°～0.162°內(nèi),平均相對誤差在0.013～0.018內(nèi),誤差范圍減小近60%,可以實(shí)現(xiàn)精度更高的測量。由于每一枚五孔探針的機(jī)械結(jié)構(gòu)必然存在偏差,本系統(tǒng)力求對生產(chǎn)合格的五孔探針提高數(shù)據(jù)測量的精度與可靠性,機(jī)械誤差不可避免。未來提高精度的方向可放在五孔探針及引壓管材料加工上,不過這必然會提高系統(tǒng)成本,還需要綜合考慮。

實(shí)驗(yàn)證明,相比于傳統(tǒng)迎角傳感器,本系統(tǒng)測試結(jié)果迎角、側(cè)滑角的數(shù)據(jù)傳輸速率更快,測量精度更高,有利于飛控系統(tǒng)對飛行狀態(tài)及時(shí)判斷,做出正確決策,滿足飛控系統(tǒng)對大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度要求。

5 結(jié)論

本文中提出一種五孔探針高精度大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),針對傳統(tǒng)迎角傳感器的不足做了硬件及軟件上的重新設(shè)計(jì)與研究。系統(tǒng)對氣流響應(yīng)速度更快,角度測量精度更高,通信板尺寸僅有100 mm×80 mm×20 mm,質(zhì)量不超過250 g,結(jié)構(gòu)更緊湊,質(zhì)量更輕。經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)標(biāo)定與實(shí)驗(yàn)室平臺實(shí)物驗(yàn)證,證明本系統(tǒng)滿足無人機(jī)五孔探針數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高精度要求,為整個(gè)飛控系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐,能夠有效地幫助飛控系統(tǒng)進(jìn)一步地監(jiān)測、優(yōu)化與控制,更高效地執(zhí)行飛行任務(wù),減小發(fā)生故障的概率,能夠?yàn)槲蹇滋结樀难芯颗c發(fā)展提供有效參考。不足之處在于由于實(shí)驗(yàn)條件有限,未能針對超高速流場及無人機(jī)樣機(jī)實(shí)飛進(jìn)行測試試驗(yàn),接下來將從這方面展開深入研究分析。

本文中設(shè)計(jì)研制的五孔探針大氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一套體積小,易操作的飛行測控平臺,不需要特殊場地及實(shí)驗(yàn)條件,可以容易地安裝在中小型無人機(jī)上,完成多種空氣動力試驗(yàn),有著非常多的應(yīng)用前景,對于進(jìn)一步提高無人機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)能力具有積極意義。