[发明专利]一种基于嵌入式大气数据系统的侧风估算方法

权利要求书

1.一种基于嵌入式大气数据系统的侧风估算方法，其特征在于，所述的侧风估算方法用于具有惯导系统的母弹，侧风估算方法基于安装在母弹上的嵌入式大气数据系统，嵌入式大气数据系统由布置在母弹头部左右两侧的多个测压点组成，所述的侧风估算方法，包括以下步骤：

a.在母弹模型上，布置测压点

a1.确定母弹头部的水平对称面；

a2.确定水平对称面与母弹头部的交线，即母弹的左边线L0、右边线R0；

a3.沿母弹中心轴线，从前至后，在母弹头部确定一系列垂直于中心轴线的竖直截面，并绘制截面线S1、S2、……、SN，左边线L0与截面线的交点依次为L01、L02、……、L0N，右边线R0与截面线的交点依次为R01、R02、……、R0N，3≤N≤6；

a4.在截面线S1上，依据经验，在L01的上方确定L11，L01的下方确定L21，得到一组L11、L01、L21，同样的方法，得到L12、L02、L22，……，L1N、L0N、L2N；

a5.在截面线S1上，依据经验，R01的上方确定R11，R01的下方确定R21，得到一组R11、R01、R21，同样的方法，得到R12、R02、R22，……，R1N、R0N、R2N；

a6.在母弹模型上按照步骤a4、a5的标记点布置测压点；

b.在母弹模型上，遴选测压点

b1.确定母弹的平飞状态参数，包括飞行速度v_e、飞行高度H，以及飞行速度v_e的台阶量Δv_e、迎角α的台阶量Δα、侧滑角β的台阶量Δβ；

b2.确定飞行速度序列：v_e-Δv_e、v_e、v_e+Δv_e；确定迎角序列：-2Δα，-Δα、0°、Δα、2Δα；确定侧滑角序列：-2Δβ，-Δβ、0°、Δβ、2Δβ；

b3.通过风洞试验或者数值模拟获得步骤a4、a5的各点在步骤b2的各参数序列下的压力值；

b4.计算步骤b2的各参数序列下，母弹每条截面线上左侧的各测压点的压力P_L、对应的右侧的各测压点的压力P_R，通过下式计算各自对应的侧滑角压力系数Kβ：

b5.在同一飞行速度v_e、飞行高度H和迎角α下绘制Kβ-β数据曲线，并采用最小二乘法线性拟合Kβ-β数据曲线；

b6.按照Kβ对飞行速度v_e、迎角α变化不敏感，即Kβ的均方根小，Kβ-β数据曲线的线性度好的原则，在步骤a4、a5的各点中选出至少一组左侧的测压点和至少一组右侧的测压点，作为嵌入式大气数据系统的测压点；

c.构建母弹侧滑角β与测压点压力的数学模型

c1.在母弹上按照母弹模型确定的嵌入式大气数据系统的测压点位置安装压力传感器，同时，在母弹的组合导航系统中增加侧滑角计算模块；

c2.在侧滑角计算模块引入以下公式，计算母弹的侧滑角β：

式中，K为比例系数，K的倒数为Kβ相对于β的导数，嵌入式大气数据系统的测压点确定后，从测压点的线性拟合Kβ-β数据曲线即可获得所选测压点的K值和b值；b为截距，对于左右对称的母弹外型，b=0；

d.计算母弹侧滑角β

在母弹开舱前的平飞阶段，侧滑角计算模块采集压力传感器在Δt时间段内的压力值，以左侧的压力传感器的压力均值为P_L，右侧的压力传感器的压力均值为P_R；侧滑角计算模块按照式（2）计算得到侧滑角β；

e.获取惯导系统测出的母弹平飞期间飞行参数

利用母弹的惯导系统获得地速v_e，偏航角ψ，弹道偏角ψ_v；

f.计算侧风速度

利用母弹的组合导航系统的制导计算机计算侧风；

在地面坐标系下，x₀为地面坐标系基准方向，取母弹在地面的投影与投弹目标点连线为弹目方向；x_b为弹体轴向；v_e为母弹相对地面的飞行速度即地速，v_a为母弹相对空气的运动速度即空速，v_w为平面风的风速；ψ为偏航角，ψ_v为弹道偏角；母弹的惯导系统给出母弹相对地面的飞行速度v_e、偏航角ψ、弹道偏角ψ_v，若母弹沿弹目方向飞行，则弹道偏角ψ_v=0；

母弹的组合导航系统给出如下计算结果：

地速v_e在侧向的分量为v_ez=│v_e│sin(ψ_v)；

空速v_a在侧向的分量为│v_a│sin(ψ-β)；

v_a=v_e- v_w，由于风速v_w相对地速v_e较小，近似地，│v_a│=│v_e│，则空速v_a在侧向的分量为v_az=│v_e│sin(ψ-β) ；

风速v_w =v_e- v_a，风速v_w在侧向的分量，即侧风大小为：

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