[发明专利]一种光学大气数据系统的地面测试装置及测试方法

说明书

本发明属于光学大气数据系统的地面测试领域，尤其是涉及一种用于评价激光大气数据系统的地面测试方法及装置。本发明改善和解决了在评价光学大气数据系统过程中所遇到的问题，装置可靠，精度优良，成本可控，可重复、便捷地在地面环境中进行试验，全面地完成对光学大气数据系统性能的评价。

技术领域

本发明属于光学大气数据系统的地面测试领域，尤其是涉及一种用于评价激光大气数据系统的地面测试方法及装置。

背景技术

大气数据测量系统通过测量飞行器大气总压、静压、总温、局部攻角等参数，给出空速、迎角(攻角)、侧滑角、气压高度等重要大气参数，这些参数对飞行器安全及性能具有重要的影响，是现代飞机航电系统不可或缺的组成部分。传统大气数据测量主要基于空气动力学原理，以空速管(或称皮托管、总静压管)、温度、攻角等传感器来测量大气参数信息，但存在问题较多，比如，安装位置限制较多，易受结冰后功能丧失的困扰，低速下精度差，校准复杂，不易维护等问题。

光学大气数据系统主要基于大气中气溶胶粒子的米氏散射和多普勒频移的原理，可实现主动、实时、非接触、高精度、高可靠的大气参数测量，可较好地解决传统大气数据测量过程中遇到的问题，两者原理的不同也导致了两者测量方法和测量系统的差异。光学大气数据系统的测试主要依靠光束照射探测区域的目标，接收返回信号来进行测量。

根据光学大气数据系统测试过程的运动状态，可分为静态测试和动态测试；静态测试中，对于单个光束进行测试，优势是简单便捷，易检测，缺点是系统性能的测试比较局限，很难结合攻角和侧滑角来进行测试和评价性能；对于多光束进行测试时，多光束的探测区域的标定和测试都是非常困难，即使借助风洞环境来模拟风场，也无法提供横向视场大范围内均匀一致的风场，地面测试对自然空气环境依赖较高，风速范围相比较光学大气数据系统测量范围偏小，因此也无法充分、全面验证系统性能。动态测试主要分为飞行试验和地面试验，飞行试验环境可以对光学大气数据系统的性能做出真实的评价，但是成本太高；地面试验以移动平台的形式，结合角度调整平台以及移动平台的不同速度来模拟不同攻角、侧滑角状态下的不同速度，简便可靠，成本可控，可充分、全面地评价单/多光束的光学大气数据测量系统的性能。

但当前，在地面试验时，目前已有方案中，通常采取将测量系统中的超声风速传感器设置在单独的、且垂直于移动平台的方向上的较高的位置上，使得整体高度较高，超声风速传感器的坐标系与待测系统中的光学天线的坐标系相对独立，这造成对待测系统和测量系统的坐标系的标定和校准带来了相当大的困难，使得每次测试前的校准和标定工作繁琐且反复，增大了测试系统误差。此外，在动态测试过程中，通常会对测试环境、测试安全提出较为苛刻的要求，降低了测试系统在动态测试过程中的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的：提出了一种评价光学大气数据系统的地面测试装置以及测试方法，改善和解决了在评价光学大气数据系统过程中所遇到的问题，装置可靠，精度优良，成本可控，可重复、便捷地在地面环境中进行试验，全面地完成对光学大气数据系统性能的评价。

本发明的技术方案：一方面，提供一种光学大气数据系统的地面测试装置，所述装置包括移动平台及安装于移动平台上的测试平台、与测试平台连接的控制与处理单元；

测试平台包括安装组件及固定于安装组件上空速管、光学天线、GPS/北斗接收天线10；空速管的中心轴线与光学大气数据系统的光学天线的中心轴线平行；且空速管和光学天线由安装组件带动在水平面内或与水平面的正交面内同时旋转；

控制与处理单元包括与空速管连接的大气数据计算单元、与光学天线连接的光学大气数据系统的主体单元、与GPS/北斗接收天线10连接的速度处理单元、数据综合处理单元、安装组件的控制单元；