[发明专利]一种采用飞行和风洞试验数据估计无人机配平迎角的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种采用飞行和风洞试验数据估计无人机配平迎角的方法，可解决无人机飞行试验时无法测量迎角，而需要事后进行数据处理估计无人机飞行迎角，以实现无人机飞行性能分析的要求。

背景技术

在无人机飞行试验中，机载惯导元件只能测量姿态角、角速率，空速和高度等飞行参数，而无法获取飞行中的风速、风向以及飞行迎角等飞行参数。

在已有的无人机飞行试验飞行性能分析中，一般对飞行迎角只做简单近似处理，例如只用姿态角替代飞行迎角来评估升阻比，升力系数等性能参数，或者根据飞行时天气状态，测量当时的风速和风向作为参考，在估计飞行迎角时，从俯仰角中加以扣除来代替飞行迎角，没有从理论与实际的结合上考虑，从飞行动力学关系上分析估计飞行迎角，故而常用的迎角估计较为粗糙且不准确。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种采用飞行和风洞试验数据估计无人机配平迎角的方法，主要针对无人机飞行试验时，无法用机载设备测量风信息和飞行迎角，而飞行试验结束后需进行飞行性能分析时，无法获取较为准确的飞行迎角的缺点。可根据无人机飞行动力学关系，采用优化迭代的方法，使理论估计参数逼近真实试验参数来得到飞行迎角。

本发明的技术解决方案是：

一种采用飞行试验和风洞数据估计无人机飞行迎角的方法，步骤如下：

(1)令无人机按照预定飞行航迹巡航，

(2)在无人机巡航过程中，机载角速率陀螺测量得到机体轴的三方向角速率ωx，ωy和ωz，垂直陀螺测量得到俯仰角θ和滚转角γ，气压高度计测量得到飞行高度H，空速管测量得到飞行空速V；

(3)选取无人机巡航过程中的平飞段数据，剔除转弯段的数据；所述平飞段数据满足俯仰角θ在-2度到6度之间，并且滚转角γ均值为0；

(4)对步骤(3)中得到的所述平飞段数据进行移动平均滤波处理，得到俯仰角θ的平均数列θ_ave；

(5)对步骤(4)中得到的平均数列θ_ave进行稳态处理，得到稳态平飞俯仰角数据段；

(6)针对步骤(5)中得到的稳态平飞俯仰角数据段中的每个数据点，将对应的俯仰角θ、飞行高度H、飞行空速V、推力T、重量G和升降舵偏值δz分别求均值，得到其中，推力T和重量G是无人机飞行过程中，根据实时测量的油门信号以及从油耗量与油门关系数据表格中得到的数据，插值计算出燃油消耗重量，从而计算出当前时刻的无人机总重G；根据实时测量的油门信号以及从推力与油门关系数据表格中得到的数据，插值计算出当前时刻的推力T；

(7)将步骤(6)中得到的作为无人机平飞运动方程优化迭代过程的初值，通过Gasuss_Newton优化方法对无人机平飞运动方程进行优化迭代，最终得到无人机飞行迎角目标值。

所述步骤(4)对平飞段数据进行移动平均滤波处理，得到俯仰角θ的平均数列θ_ave具体为：

通过公式在所述平飞段数据中截取第i到i+200这段数据进行求和平均，得到当前第i个数据的移动平均滤波量，所有i个数据的移动平均滤波量构成了俯仰角θ的平均数列θ_ave，其中，i＝1，2，3……N，N为所述平飞段数据中的终值。

所述步骤(5)对平均数列θ_ave进行稳态处理，得到稳态平飞俯仰角数据段，具体为：

对平均数列θ_ave中的数据，通过公式