[发明专利]用于确定旋翼飞行器的速度的系统和方法

说明书

本公开内容涉及操作旋翼飞行器的方法、用于旋翼飞行器的飞行控制系统和旋翼飞行器。旋翼飞行器包括飞行控制计算机(FCC)、被配置成基于第一载波信号计算地速的GPS接收器以及被配置成确定旋翼飞行器的加速度的姿态航向参考系统(AHRS)。AHRS能够进行操作以从GPS接收器接收地速的指示并基于地速的指示和加速度来计算旋翼飞行器的速度。FCC能够进行操作以从AHRS接收速度的指示，以根据速度的指示生成飞行控制装置控制信号，并将飞行控制装置控制信号发送到一个或更多个飞行控制装置。

技术领域

本发明一般涉及用于飞行控制的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于确定旋翼飞行器的速度的系统和方法。

背景技术

与机械控制系统相比，飞行器中的电传系统使用电子信号来控制飞行器中的飞行面和引擎。例如，代替通过液压系统将飞行员控件机械地链接到控制面，飞行员控件电子地链接到飞行计算机，飞行计算机进而通过电子信号控制飞行面致动器。通过进一步将飞行计算机接口连接到飞行器传感器，可以使用复杂的控制算法来提供自动驾驶仪功能，以及稳定和控制飞行器。

尽管电传系统已经在商用和民用固定翼飞行器中变得普遍，但是它们在旋翼飞行器(例如直升机)中的采用缓慢得多。然而，通过在直升机中采用电传系统，可以在诸如低速、低海拔、恶劣的视觉环境和恶劣天气等困难的飞行环境中实现更安全的操作。电传系统可能使旋翼飞行器受益的另一方面是减少飞行员的工作负荷。通过提供自动功能例如响应于风而进行的稳定化、控制轴解耦合、位置保持和航向保持功能，飞行员可以被解放出来专注于他或她飞行的环境。

发明内容

一种操作旋翼飞行器的实施方式的方法，其包括通过GPS传感器接收GPS载波信号，基于GPS载波信号的接收频率确定旋翼飞行器的地速，从惯性传感器接收加速度数据，基于地速和加速度数据确定速度，基于速度确定致动器命令；以及根据致动器命令控制飞行控制装置。在一种实施方式中，确定旋翼飞行器的地速包括确定GPS载波信号的第一接收频率，将第一接收频率与参考频率进行比较以确定多普勒频移，以及根据多普勒频移确定地速。在一种实施方式中，惯性传感器包括能够进行操作以基于地速和加速度数据确定速度的姿态航向参考系统(AHRS)。在一种实施方式中，该方法还包括能够进行操作以从AHRS接收速度的指示并且能够操作以基于速度确定致动器命令的飞行控制计算机(FCC)。在一种实施方式中，确定速度包括使用互补滤波器处理地速和加速度数据。在一种实施方式中，使用互补滤波器处理地速和加速度数据包括对加速度数据进行积分。在一种实施方式中，确定速度还包括使用互补滤波器处理GPS位置数据。在一种实施方式中，该方法还包括将致动器命令传送到旋翼飞行器的致动器。

一种用于旋翼飞行器的实施方式的飞行控制系统，其包括能够进行操作以控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制装置的飞行控制计算机(FCC)以及通信地连接到FCC的姿态航向参考系统(AHRS)。AHRS包括处理器和其上存储有可执行程序的非暂态计算机可读存储介质。可执行程序包括用于以下操作的指令：从GPS接收地速数据、接收加速度数据、使用互补滤波器处理地速数据和加速度数据以生成速度数据以及将速度数据传送到FCC，其中FCC能够进行操作以根据速度数据控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制装置。在一种实施方式中，地速数据是根据GPS信号的测量频率确定的。在一种实施方式中，加速度数据是从AHRS的惯性传感器接收的。在一种实施方式中，互补滤波器包括用于对地速数据进行滤波的低通滤波器和用于对加速度数据进行滤波的高通滤波器。在一种实施方式中，低通滤波器是二阶低通滤波器。在一种实施方式中，可执行程序还包括用于将加速度数据传送到FCC的指令，其中，FCC能够进行操作以根据加速度数据来控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制装置。