【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于民航，具體涉及一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法。
技術介紹
1、氣流角包括迎角和側滑角，是重要的飛行狀態參數，其準確性和可靠性直接影響到飛行管理系統、飛行控制系統和、失速告警系統等重要機載系統的運行狀態。此外，氣流角常常被用做飛行控制系統的反饋信號，準確、可靠的氣流角信息是保證控制效果和飛行安全的必要條件。當氣流角傳感器失效或者信號表決結果異常時，如果能夠充分利用各個傳感器的測量信息結合飛機運動學和動力學關系對其進行估計，則可以提高飛行控制系統的可靠性，降低飛機對傳感器故障的敏感性。
2、本專利技術就是在此背景下提出的，為民航客機氣流角(迎角和側滑角)傳感器故障情況下氣流角不可測量的問題提供解決方法，對于提升飛行控制系統、飛行管理系統等民航客機核心系統的性能和穩定性、保障飛行安全具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是：
2、為解決民航客機氣流角(迎角和側滑角)傳感器故障情況下氣流角不可測量的問題，本專利技術提出一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，結合民航客機非線性六自由度模型和可用導航信息，基于擴展卡爾曼濾波的實現對氣流角的估計。
3、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
4、一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，包括：
5、獲取飛機對象的氣動模型信息、發動機模型信息、導航參數、重量、加速度計安裝位置及飛機質心位置；所述氣動模型信息包
6、以氣流角、氣動模型信息、發動機模型信息、重量確定狀態向量，以狀態向量、過程噪聲向量、確定輸入、運行時間構建狀態方程；
7、以狀態向量、量測噪聲向量、運行時間構建量測方程，以飛機質心位置處的三軸加速度、導航參數構建量測狀態向量；
8、分別計算狀態方程的雅可比矩陣和量測方程的雅可比矩陣；
9、基于狀態方程的雅可比矩陣、量測方程的雅可比矩陣、量測狀態向量構建擴展卡爾曼濾波方程；
10、基于擴展卡爾曼濾波方程，迭代估計氣流角。
11、本專利技術進一步的技術方案：所述狀態向量的表達式為：
12、
13、其中，g為重力加速度；c為cos的縮寫，cα代表cosα；s為sin的縮寫，sα代表sinα；α為迎角，β為側滑角，ft為發動機推力，fl為氣動升力，fd為氣動阻力，fy為氣動側力，m為重量，v為真空速，φ為滾轉角，θ為俯仰角，r為偏航角速率。
14、本專利技術進一步的技術方案：所述狀態方程表達式為：
15、
16、其中，x為狀態向量，w為過程噪聲向量，u＝[p?q?r]t為確定性輸入，t為運行時間。
17、本專利技術進一步的技術方案：所述量測方程表達式為：
18、y＝h(x,v,t)
19、其中，v為量測噪聲向量。
20、本專利技術進一步的技術方案：所述飛機質心位置處的三軸加速度的計算方法：
21、
22、其中，ax,acc、ay,acc和az,acc為加速度計測量得到的三軸加速度，(xacc,yacc,zacc)為加速度計安裝位置，(xcg,ycg,zcg)為飛機質心位置，p為滾轉角速率，q為俯仰角速率。
23、本專利技術進一步的技術方案：所述量測狀態向量表達式為：
24、
25、本專利技術進一步的技術方案：所述狀態方程的雅可比矩陣的計算方法：
26、
27、其中，f(t)為狀態方程的雅可比矩陣。
28、本專利技術進一步的技術方案：所述量測方程的雅可比矩陣的計算方法：
29、
30、其中，h(t)為量測方程的雅可比矩陣。
31、本專利技術進一步的技術方案：所述擴展卡爾曼濾波方程的表達式如下：
32、
33、其中，φk,k-1＝i+f(tk-1)·ts為狀態轉移矩陣，i為與f(t)維度相同的單位陣，ts為離散化時間；hk＝h(tk)為量測矩陣，為狀態的一步預測，kk為濾波增益，pk/k-1為一步預測均方誤差，為k時刻的狀態估計，pk為估計均方誤差，r為量測噪聲方差陣，q為系統的噪聲方差陣；
34、基于初值p0、r和q，根據k時刻的量測zk即可遞推計算得到k時刻的狀態估計
35、一種計算機系統，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質，用于存儲一個或多個程序，其中，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行時，使得所述一個或多個處理器實現上述的方法。
36、本專利技術的有益效果在于：
37、本專利技術針對民航客機氣流角(迎角和側滑角)傳感器故障情況下氣流角不可測量這一問題，提出了一種考慮加速度修正的氣流角估計方法。一方面，本專利技術能夠為機載告警系統提供一組額外的氣流角信號用于比較監控，在不增加成本的情況下提升氣流角信號的余度；另一方面，本專利技術能夠在氣流角傳感器故障情況下提供高精度的氣流角信息而不增加額外的機載設備，為飛行控制系統和飛行管理系統提供可靠的備份信號，保障飛行安全。
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1.一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述狀態向量的表達式為：
3.根據權利要求2所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述狀態方程表達式為：
4.根據權利要求3所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述量測方程表達式為：
5.根據權利要求4所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述飛機質心位置處的三軸加速度的計算方法：
6.根據權利要求5所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述量測狀態向量表達式為：
7.根據權利要求6所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述狀態方程的雅可比矩陣的計算方法：
8.根據權利要求7所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述量測方程的雅可比矩陣的計算方法：
9.根據權利要求8所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方
10.一種計算機系統，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質，用于存儲一個或多個程序，其中，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行時，使得所述一個或多個處理器實現權利要求1所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述狀態向量的表達式為：
3.根據權利要求2所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述狀態方程表達式為：
4.根據權利要求3所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述量測方程表達式為：
5.根據權利要求4所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于，所述飛機質心位置處的三軸加速度的計算方法：
6.根據權利要求5所述一種考慮加速度修正的民用飛機氣流角估計方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：翟少博，李廣文，程俊珉，穆佳琳，侯屹巖，劉朝，杜鑫陽，賈秋玲，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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