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基于多普勒频移的光学大气测速系统设计

龙彦志 梁应剑 黄巧平 孙筱逸 吴梅

龙彦志, 梁应剑, 黄巧平, 等 . 基于多普勒频移的光学大气测速系统设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(12): 2521-2527. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0204
引用本文: 龙彦志, 梁应剑, 黄巧平, 等 . 基于多普勒频移的光学大气测速系统设计[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(12): 2521-2527. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0204
LONG Yanzhi, LIANG Yingjian, HUANG Qiaoping, et al. Design of optical airspeed measurement system based on Doppler shift[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(12): 2521-2527. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0204(in Chinese)
Citation: LONG Yanzhi, LIANG Yingjian, HUANG Qiaoping, et al. Design of optical airspeed measurement system based on Doppler shift[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(12): 2521-2527. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0204(in Chinese)

基于多普勒频移的光学大气测速系统设计

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0204
基金项目: 

中航工业技术创新基金 2012D16132

详细信息
    作者简介:

    龙彦志  男, 硕士, 工程师。主要研究方向:大气数据技术

    通讯作者:

    龙彦志, E-mail: 13540751048@163.com

  • 中图分类号: TP79

Design of optical airspeed measurement system based on Doppler shift

Funds: 

AVIC Technology Innovation Foundation 2012D16132

More Information
  • 摘要:

    为解决直升机大气数据系统中采用传统空速测量方法所带来的缺陷,提出了一种基于光学原理的大气测速系统实现方案和一种矢量风速及大气数据的快速分解反演方法,并基于该方案设计了光学大气测速系统。该系统根据大气中气溶胶粒子米散射和多普勒效应原理,优化了系统受感器、解调器和高速信号采集处理方案。通过仿真验证了该系统性能指标,系统最大前向可探测空速可达450 km/h,真空速探测精度优于±1 km/h。利用搭建的光学测速试验样机进行地面跑车试验,并与传统的空速测量系统进行对比分析,验证了本文方法和系统的有效性和可靠性。

     

  • 图 1  受感器组件坐标系定义

    Figure 1.  Definition of sensor component coordinate system

    图 2  系统结构

    Figure 2.  System architecture

    图 3  光学天线结构及仿真

    Figure 3.  Optical antenna structure and simulation

    图 4  预处理计算流程

    Figure 4.  Preprocessing calculation flowchart

    图 5  系统性能仿真结果

    Figure 5.  System performance simulation results

    图 6  系统实物图

    Figure 6.  Picture of system

    图 7  三光轴测速结果

    Figure 7.  Three-optical-axis speed measurement results

    图 8  三轴空速解算结果

    Figure 8.  Three-axis airspeed calculation results

    图 9  真空速解算结果

    Figure 9.  True airspeed calculation results

    图 10  攻角、侧滑角解算结果

    Figure 10.  Calculation results of angle of attack andangle of sideslip

    表  1  解算角度实测分析

    Table  1.   Actual measurement analysis of angle calculation

    角度 时间/s 误差/(°) 均方误差/(°)
    攻角 0~1200 1.19 2.93
    1200~2400 0.53 2.94
    2400~3600 0.17 2.84
    3600~4800 4.22 6.75
    侧滑角 0~1200 2.81 3.94
    1200~2400 1.08 2.97
    2400~3600 1.11 3.79
    3600~4800 1.53 3.70
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-11
  • 录用日期:  2018-07-06
  • 网络出版日期:  2018-12-20

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