CN108628339A - 组合空速数据和惯性数据以进行旋翼飞行器纵向控制 - Google Patents

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Abstract

一种旋翼飞行器，包括：空速传感器；惯性传感器；以及飞行控制计算机(FCC)，其能够进行操作以提供对于旋翼飞行器的纵向控制。FCC从空速传感器接收纵向空速的第一指示并且从惯性传感器接收纵向加速度的第一指示。FCC根据纵向空速的第一指示来生成经滤波的纵向空速的指示，并且根据纵向加速度的第一指示来生成经缩放和经滤波的纵向加速度的指示。FCC将经滤波的纵向空速的指示与经缩放和经滤波的纵向加速度的指示进行组合以生成被确定的纵向空速。FCC生成飞行控制信号以控制旋翼飞行器的操作，该飞行控制信号是基于被确定的纵向空速。

Description

组合空速数据和惯性数据以进行旋翼飞行器纵向控制
技术领域
本发明大体上涉及用于旋翼飞行器中的自动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纵向空速的系统和方法。
背景技术
旋翼飞行器可以包括具有一个或更多个主旋翼系统的一个或更多个旋翼系统。主旋翼系统可以产生气动升力以支撑飞行中的旋翼飞行器的重量并且产生推力以在向前飞行时移动旋翼飞行器。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例是尾旋翼系统。尾旋翼系统可以在与主旋翼系统的旋转方向相同的方向上产生推力，以对抗由主旋翼系统产生的扭矩效应。为了旋翼飞行器平稳且有效的飞行，飞行员平衡发动机动力、主旋翼总体推力、主旋翼循环推力和尾旋翼，并且控制系统可以辅助飞行员稳定旋翼飞行器并且减少飞行员工作负担。
发明内容
根据实施方式，一种旋翼飞行器，包括：多个空速传感器；多个惯性传感器；以及飞行控制计算机(FCC)，其能够进行操作以提供对旋翼飞行器的纵向控制。FCC被配置成从多个空速传感器接收纵向空速的第一指示以及从多个惯性传感器接收纵向加速度的第一指示。FCC还被配置成根据纵向空速的第一指示来生成经滤波的纵向空速的指示，以及根据纵向加速度的第一指示来生成经缩放和经滤波的纵向加速度的指示。FCC还被配置成将经滤波的纵向空速的指示与经缩放和经滤波的纵向加速度的指示进行组合以生成被确定的纵向空速，以及生成飞行控制信号以控制旋翼飞行器的操作，该飞行控制信号是基于被确定的纵向空速。
根据另一实施方式，一种用于旋翼飞行器的飞行控制系统计算机(FCC)，包括：处理器和存储有要由处理器执行的程序的非暂态计算机可读存储介质，该程序包括用于提供对旋翼飞行器的控制的指令。用于提供对旋翼飞行器的控制的指令包括用于以下的指令：从空速传感器接收测量的纵向空速数据，使用第一低通滤波器来处理测量的纵向空速数据，从加速度传感器接收测量的加速度数据，使用具有可选增益的第二低通滤波器来处理测量的加速度数据，将经处理的加速度数据与经处理的纵向空速数据相加以减少经处理的纵向空速数据的相位滞后，以及基于经处理的纵向空速数据来控制旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制元件。
根据另一实施方式，一种方法，包括：从旋翼飞行器的空速传感器接收空速数据以及从旋翼飞行器的惯性传感器接收加速度数据。该方法还包括：对空速数据进行滤波以生成经滤波的空速数据，对加速度数据进行滤波以生成经滤波的加速度数据，以及用增益常数对经滤波的加速度数据进行缩放，该增益常数是基于对加速度数据的滤波。该方法还包括：对经滤波的空速数据与经缩放和经滤波的加速度数据进行求和，以生成旋翼飞行器的纵向速度的指示，以及由旋翼飞行器的飞行控制计算机(FCC)接收纵向速度的指示。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：
图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器；
图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行控制系统；
图3代表性地示出了根据一些实施方式的三环路飞行控制系统；
图4是示出根据一些实施方式的确定纵向空速的方法的流程图；以及
图5示出了根据一些实施方式的计算机系统。
具体实施方式
下面描述本公开内容的系统和方法的说明性实施方式。为清楚起见，实际实现方式的所有特征可能未必在本说明书中描述。当然，将理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，可以做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随实现方式的不同而不同。此外，应该理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言将仍然是日常任务。
在本文中，在描绘附图中的设备时，可以参考各个部件之间的空间关系以及部件的各个方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开内容之后将会认识到的，本文所描述的设备、构件、装置等可以以任何期望的取向来定位。因此，由于本文中描述的设备可以以任何期望的方向定向，因此使用诸如“在…上方”、“在…下方”、“上”、“下”的术语或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述这些部件之间的相对关系或这样的部件的各方面的空间取向。
越来越多地使用旋翼飞行器，特别是用于商业应用和工业应用，导致了更大更复杂的旋翼飞行器的发展。然而，随着旋翼飞行器变得越来越大越来越复杂，飞行旋翼飞行器与固定翼飞行器之间的差异也越来越明显。由于旋翼飞行器使用一个或更多个主旋翼来同时提供升力、控制姿态、控制高度并且提供横向或位置移动，因此不同的飞行参数和控制装置彼此紧密地耦合，这是因为主旋翼的空气动力特性影响每个控制装置和运动轴。例如，旋翼飞行器在巡航速度或高速下的飞行特性可能与在悬停时或相对低速度下的飞行特性显著不同。另外，对于主旋翼上的不同轴的不同飞行控制输入，例如周期距输入(cyclicinput)或总距输入(collective input)，影响旋翼飞行器的其他飞行控制装置或飞行特性。例如，使旋翼飞行器的机头向前俯仰来增加前进速度通常将导致旋翼飞行器高度降低。在这种情况下，可以增加总距(collective)来保持水平飞行，但是总距的增加需要在主旋翼处的功率增加，这又需要来自尾旋翼的额外的反扭矩力。这与固定翼系统形成对比，在固定翼系统中，控制输入较少彼此密切关联并且不同速度状态下的飞行特性彼此比较密切相关。
近来，在旋翼飞行器中引入了电传飞行(fly-by-wire，FBW)系统，以在稳定地驾驶旋翼飞行器方面辅助飞行员并且减轻飞行员的工作负担。FBW系统在不同飞行状态下可以针对周期距控制输入、踏板控制输入或总距控制输入来提供不同的控制特性或响应，并且可以通过将物理飞行特性解耦来提供稳定性辅助或增强，以使得飞行员免于需要补偿发给旋翼飞行器的一些飞行命令。FBW系统可以在布置在飞行员控制装置与飞行控制系统之间的一个或更多个飞行控制计算机(FCC)中实现，从而向飞行控制提供校正，这帮助更有效地操作旋翼飞行器或使旋翼飞行器进入稳定飞行模式同时仍允许飞行员重写(override)FBW控制输入。例如，旋翼飞行器中的FBW系统可以自动地调整发动机输出的功率以匹配总距控制输入、在周期距控制输入期间应用总距或功率校正、提供一个或更多个飞行控制程序的自动化、提供默认或建议的控制定位等。旋翼飞行器中的FBW系统可以通过分析或处理从旋翼飞行器上的传感器接收到的数据来提供稳定性辅助或增强，所述传感器提供关于旋翼飞行器的状态或其环境的数据。
本文介绍的系统的实施方式意在提供用于组合空速数据与惯性数据以对旋翼飞行器进行纵向控制的系统和方法。对旋翼飞行器的测量的纵向空速进行滤波和滞后补偿，以减小高频扰动例如信号噪声、湍流、阵风等的影响。以这种方式，FCC内的使用测量的纵向空速的操作可能不太可能对纵向空速的小的或短暂的变化作出反应。这可以通过减少空速扰动引起的FCC对飞行控制装置的校正来实现更平稳或更稳定的飞行，从而改善乘坐品质。
在某些情况下，对数据进行滤波可能会由于滤波器的相位响应而引入时间滞后，这可能会产生不期望的影响，例如不准确地确定的旋翼飞行器状态、旋翼飞行器不稳定性、振荡或者其他影响。为了减少或消除滞后，将来自纵向空速传感器的经滤波的测量结果与来自惯性传感器的经滤波的纵向加速度测量结果进行组合。以这种方式，可以减少或消除由于相位滞后造成的不期望的影响。
图1示出了根据一些实施方式的旋翼飞行器101。旋翼飞行器101具有主旋翼系统103，该主旋翼系统103包括多个主旋翼桨叶105。每个主旋翼桨叶105的俯仰可以由斜盘107控制，以选择性地控制旋翼飞行器101的姿态、高度和运动。可以使用斜盘107来总体地和/或循环地改变主旋翼桨叶105的俯仰。旋翼飞行器101还具有反扭矩系统，该反扭矩系统可以包括尾旋翼109、无尾旋翼(NOTAR)或双主旋翼系统。在具有尾旋翼109的旋翼飞行器中，每个尾旋翼桨叶111的俯仰被总体地改变，以改变反扭矩系统的推力，从而提供对旋翼飞行器101的方向控制。尾旋翼桨叶111的俯仰由一个或更多个尾旋翼致动器改变。在一些实施方式中，FBW系统向尾旋翼致动器或主旋翼致动器发送电信号以控制旋翼飞行器的飞行。
由发动机115向主旋翼系统103和反扭矩系统提供动力。可以存在一个或更多个发动机115，所述一个或更多个发动机115可以根据来自FBW系统的信号来控制。发动机115的输出被提供至驱动轴117，该驱动轴117分别通过主旋翼传动装置119和尾旋翼传动装置机械地和可操作地耦合至旋翼系统103和反扭矩系统。
旋翼飞行器101还包括机身125和尾部123。尾部123可以具有用于控制和稳定旋翼飞行器101的飞行的其他飞行控制设备，例如水平或垂直稳定器、舵、升降舵或其他控制装置或稳定面。机身125包括驾驶舱127，驾驶舱127包括显示器、控制装置和仪器。应该理解，虽然旋翼飞行器101被描绘为具有某些示出的特征，但是旋翼飞行器101还可以具有各种特定于实现方式的构造。例如，在一些实施方式中，如所示出的，驾驶舱127被构造成容纳飞行员或者飞行员和副飞行员。然而，还设想，可以远程操作旋翼飞行器101，在这种情况下，驾驶舱127可以被构造成全功能驾驶舱以容纳飞行员(并且可能还有副飞行员)以提供更大的使用灵活性，或者可以被构造成具有有限功能的驾驶舱(例如，仅容纳一个人的驾驶舱，这一个人将作为进行操作的飞行员，但也许还具有远程副飞行员，或者这一个人将用作副飞行员或后备飞行员，同时远程执行主驾驶功能)。在其他设想的实施方式中，旋翼飞行器101可以被构造为无人交通工具，在这种情况下，可以完全取消驾驶舱127以节省空间和成本。
图2示出了根据一些实施方式的用于旋翼飞行器的电传飞行(FBW)控制系统201。飞行员可以操纵一个或更多个飞行员飞行控制装置209以控制旋翼飞行器的飞行。飞行员飞行控制装置209可以包括人工控制装置，例如周期距控制组件中的周期距杆(cyclicstick)、总距控制组件中的总距杆(collective stick)以及踏板组件中的踏板。由飞行员向飞行员飞行控制装置209提供的输入可以通过飞行控制系统201以机械方式和/或电子方式(例如，经由FBW飞行控制系统)发送至飞行控制设备。飞行控制设备可以表示能够进行操作以改变旋翼飞行器的飞行特性的设备。作为示例，旋翼飞行器上的飞行控制设备可以包括能够进行操作以改变主旋翼桨叶105和尾旋翼桨叶111的位置或迎角或者改变发动机115的功率输出的机械和/或电气系统。飞行控制设备包括诸如斜盘107、尾旋翼致动器113的系统以及能够进行操作以控制发动机115的系统。飞行控制系统201可以独立于机组人员来调整飞行控制设备，以使旋翼飞行器稳定、减少机组人员的工作负担等。飞行控制系统201包括：总体地调整飞行控制设备的发动机控制计算机(ECCU)203、飞行控制计算机(FCC)205以及旋翼飞行器传感器207。
飞行控制系统201具有一个或更多个FCC 205。在一些实施方式中，提供多个FCC205以用于冗余。FCC 205内的一个或更多个模块可以部分地或全部地体现为用于执行本文描述的任何功能的软件和/或硬件。在飞行控制系统201是FBW飞行控制系统的实施方式中，FCC 205可以分析飞行员输入并且向ECCU 203、尾旋翼致动器113和/或用于斜盘107的致动器发送相应的命令。此外，FCC 205被配置成并且接收来自飞行员控制装置209的输入命令和从旋翼飞行器传感器207接收的数据。FCC 205可以使用一系列控制律来分析来自飞行员控制装置209的输入，分析来自旋翼飞行器状态传感器207的数据以及生成用于ECCU 203、发动机115、致动器和其他相关联的系统的命令。FCC 205还对飞行员控制装置的触觉提示命令进行控制，或者在例如仪表板241上的仪器中显示信息。
ECCU 203控制发动机115。例如，ECCU 203可以改变发动机115的输出功率以控制主旋翼桨叶或尾旋翼桨叶的旋转速度。ECCU 203可以根据来自FCC 205的命令来控制发动机115的输出功率，或者可以基于反馈例如主旋翼桨叶的测量的每分钟转数(RPM)来控制发动机115的输出功率。
旋翼飞行器传感器207与FCC 205通信。旋翼飞行器传感器207可以包括用于测量各种旋翼飞行器系统、飞行参数、环境状况等的传感器。例如，旋翼飞行器传感器207可以包括：用于测量空速、高度、姿态、位置、取向、温度、空速、垂直速度等的传感器。例如，旋翼飞行器状态传感器207可以包括用于测量纵向空速的一个或更多个空速传感器251例如皮托探头以及用于测量加速度的惯性传感器253例如陀螺仪传感器或加速度计。其他传感器207可以包括依赖于源自旋翼飞行器外部的数据或信号的传感器，例如全球定位系统(GPS)传感器、VHF全向范围传感器、仪表着陆系统(ILS)等。在某些情况下，使用相同类型的多个冗余旋翼飞行器传感器，并且FCC 205内的冗余逻辑选择或以其他方式确定来自多个冗余传感器的单个指示。
现在转到飞行控制系统201的操作方面，图3以高度示意性的方式示出了飞行控制系统201可以将FBW功能实现为运行某些控制律的一系列相互关联的反馈环路的方式。图3代表性地示出了根据实施方式的三环路飞行控制系统201。在一些实施方式中，三环路飞行控制系统201的元件可以至少部分地由FCC 205来实现。然而，如图3中所示，三环路飞行控制系统201的部件(301、303、305、307)中的所有部件、一些部件或无部件可以位于旋翼飞行器100外部或远程处，并且通过网络连接309与机载设备通信。
图3的三环路飞行控制系统201具有：飞行员输入311、外环路313、速率(中)环路315、内环路317、解耦器319以及飞行器装置321(例如，对应于诸如斜盘107、尾旋翼传动装置212等的飞行控制设备、驱动飞行控制设备的致动器(未示出)、诸如旋翼飞行器传感器207等的传感器等)。
在图3的示例中，三环路设计将内稳定化环路和速率反馈环路与外引导和跟踪环路分开。控制律结构主要将整体稳定化任务和减少飞行员工作负担的相关任务分配给内环路317。接下来，中环路315提供速率增强。外环路313集中于引导和跟踪任务。由于内环路317和速率环路315提供了大部分的稳定性，因此在外环路层面上需要较少的控制努力。如在图3中代表性地示出的，由于对于飞行稳定性来说外环路313的任务不是必需的，因此可以提供开关322以接通和断开外环路飞行增强。
在一些实施方式中，内环路317和速率环路315包括应用于滚转/俯仰/偏航3轴速率陀螺仪和加速度反馈传感器的一组增益和滤波器。内环路和速率环路二者都可以独立于各种外环路保持模式而保持激活。外环路313可以包括级联的环路层，所述环路层包括姿态环路、速度环路、位置环路、垂直速度环路、高度环路以及航向环路。在某些情况下，这些环路中的一个或更多个环路可以使用根据一个或更多个旋翼飞行器传感器207确定的经滤波的纵向速度。根据一些实施方式，在所示的环路中运行的控制律考虑到解耦以其他方式耦合的飞行特性，这又可以提供更稳定的飞行特性和减少的飞行员工作负担。此外，外环路313可以考虑到某些高级别任务或飞行模式的自动化或半自动化操作，从而进一步减轻飞行员工作负担并且允许飞行员集中于其他事项，所述其他事项包括观察周围地形。
图4是示出根据一些实施方式的生成旋翼飞行器的经滤波和滞后补偿的纵向空速VLF的方法401的流程图。方法401中的一些或全部可以由旋翼飞行器101的FCC 205来实现。方法401使用来自多个冗余空速传感器451a至451c的纵向空速数据和来自多个冗余惯性传感器453a至453c的纵向加速度数据。空速传感器451a至451c和惯性传感器453a至453c可以例如是示例旋翼传感器101上的旋翼飞行器传感器207的一部分。图4中示出了三个冗余空速传感器451a至451c和三个冗余惯性传感器453a至453c，尽管在其他实施方式中，对于每种类型的传感器可以使用更多或更少的冗余传感器，或者可以使用仅单个传感器。
首先，冗余逻辑403从空速传感器451a至451c中的每个空速传感器接收测量的纵向空速数据。例如，冗余逻辑403可以确定空速传感器451a至451c中的一个或更多个空速传感器已经故障，或者可以拒绝来自空速传感器451a至451c的与来自其他空速传感器451a至451c的数据在阈值内不匹配的数据。冗余逻辑403可以包括其他操作。冗余逻辑403可以是如图2中所示的FCC 205的一部分，或者可以是旋翼飞行器上的被配置成接收来自空速传感器451a至451c的数据的另一计算系统的一部分。基于来自每个空速传感器451a至451c的测量值，冗余逻辑403确定将在方法401中随后使用的纵向空速VX，尽管纵向空速VX还可以用于本文未描述的旋翼飞行器的其他系统或方法。冗余逻辑403可以例如通过以下方法来确定纵向空速：从由空速传感器451a至451c测量的那些纵向空速中选择纵向空速的中值，根据那些测量的纵向空速来确定纵向空速的平均值，或者通过另一技术。
类似地，冗余逻辑405从冗余惯性传感器453a至453c接收测量的纵向加速度数据。冗余逻辑405确定将在方法401内的后续处理中使用的纵向加速度AX，尽管纵向加速度AX还可以用于本文未描述的旋翼飞行器的其他系统或方法。冗余逻辑405可以与冗余逻辑403类似，尽管在一些实施方式中，冗余逻辑405可以是FCC 205内的同一系统的一部分或不同系统的一部分。在一些实施方式中，冗余逻辑405可以使用与冗余逻辑403类似的或不同的确定技术。
由冗余逻辑403确定的纵向空速数据VX被发送至低通滤波器407以生成经滤波的纵向空速VXF。低通滤波器407可以减少可能存在于纵向空速数据VX中的某些高频信号，例如由于测量噪声引起的高频信号、由于阵风引起的扰动等。低通滤波器407可以是一阶滤波器或其他类型的滤波器。如图4中所示，示例低通滤波器407是具有以下s域传递函数的一阶滤波器：
其中，τ是滤波器的时间常数。低通滤波器407可以例如实现为FCC 205内的数字滤波器算法或者其他逻辑。在某些情况下，低通滤波器407可以在飞行控制系统201内的控制律内实现。在某些情况下，经滤波的空速VXF还被乘以增益。
示例低通滤波器407的相位延迟导致经滤波的空速VXF在时间上滞后于测量的空速VX。通常，时刻t处的经滤波的空速VXF将比时刻T处的测量的空速VX小滞后误差因数err(t)：
VX(t)-VXF(t)＝err(t) (2)
由冗余逻辑405确定的纵向加速度数据AX被发送至低通滤波器409和增益411以生成经滤波的纵向加速度VAXF。低通滤波器409可以减少可能存在于纵向加速度数据AX中的某些高频信号。低通滤波器407可以是一阶滤波器或另一类型的滤波器。如图3中所示，示例低通滤波器409类似于低通滤波器407，是具有以下s域传递函数的一阶滤波器：
其中，τ是滤波器的时间常数，并且与式(1)中示出的低通滤波器407的τ相同。以这种方式，经滤波的加速度AXF的时间滞后与经滤波的空速VXF的时间滞后相同。低通滤波器409可以例如实现为FCC 205内的数字滤波器算法或者其他逻辑。在某些情况下，低通滤波器409可以在飞行控制系统201内的控制律内实现。
在方法401中，低通滤波器407和低通滤波器409二者具有相同的时间常数τ。可以根据系统的具体应用或特性将该时间常数τ配置成不同的值。在某些情况下，时间常数τ可以被设定为被确定以充分减小噪声同时使稳态误差最小化的值。在一些实施方式中，时间常数τ可以被设定为在大约1.5秒与大约10秒之间的值，例如大约3秒，尽管还可以使用其他值。
由于加速度是速度的时间导数的这一事实，因此经滤波的加速度AXF具有与式(2)中示出的滞后误差因数err(t)近似成比例的形式：
其中，τ是滤波器407和409的时间常数，并且K是常数。在方法401中，经滤波的速度AXF在增益411处乘以(K·τ)以产生误差因数err’(t)：
在某些情况下，式(5)的误差因数err’(t)可以等于或近似等于式(2)的滞后误差因数err(t)。在某些情况下，通过系统的参数来确定对于err’(t)准确地近似误差因数滞后err(t)的增益常数K的最恰当的值，并且可以根据应用将K设定为该最恰当的值或另一值。例如，可以根据方法401或方法401之外的方法来调整K以补偿计算效果或附加延迟，包括空速传感器451a至451c、惯性传感器453a至453c、冗余逻辑403或405、滤波器407或409的实现、FCC 205内的其他算法等。在一些实施方式中，增益常数K可以是在大约在0.5与2.0之间的值，例如大约1.667。
在一些实施方式中，可以将低通滤波器409与增益411组合成具有以下s域传递函数的单个传递函数：
通过将低通滤波器409与增益411组合成单个传递函数(6)，可以使用单个算法而不是使用两个单独的算法来实现低通滤波和增益乘法二者。这可以导致较少的计算步骤，从而提高了对测量的空速变化的响应时间。
在求和结点415处，将根据惯性传感器453a至453c确定的误差因数err’(t)与来自空气速度传感器451a至451c的经滤波的空速VXF相加，以生成经滤波的纵向空速VLF：
VLF(t)＝VXF(t)+err′(t) (7)
通过将误差因数err’(t)与经滤波的空速VXF相加，减小或消除了经滤波的空速VXF的相位滞后。以这种方式，生成了具有减少的噪声和减少的相位滞后影响的准确的纵向空速VLF。通过方法401生成的该纵向空速VLF可以由FCC 205接收，并且可以允许FCC 205提供对旋翼飞行器的改进的纵向控制。
图5示出了根据一些实施方式的计算机系统501。计算机系统501可以被配置成用于执行关于如本文所述的飞行控制系统201、FCC 205或者方法401的操作的一个或更多个功能。此外，计算机系统501可以部分地或完全地执行任何处理和分析。计算机系统501可以部分地或完全地与其他旋翼飞行器计算机系统集成。在一些实施方式中，计算系统501是FCC，并且与其他冗余FCC并行地执行处理。
计算机系统501可以包括输入/输出(I/O)接口503、分析引擎505以及数据库507。替选实施方式可以根据期望来组合或分布I/O接口503、分析引擎505以及数据库507。计算机系统501的实施方式可以包括一个或更多个计算机，所述一个或更多个计算机包括被配置成用于执行本文所述的任务的一个或更多个处理器和存储器。这可以包括例如具有中央处理单元(CPU)和非易失性存储器的计算机，所述非易失性存储器存储用于指示CPU执行本文所述的至少一些任务的软件指令。这还可以包括例如经由计算机网络进行通信的两个或更多个计算机，其中，一个或更多个计算机包括CPU和非易失性存储器，并且计算机的非易失性存储器中的一个或更多个非易失性存储器存储用于指示任何CPU执行本文所述的任何任务的软件指令。因此，虽然按照离散机器描述了示例性实施方式，但是应当理解，该描述是非限制性的，并且本描述同样适用于包括执行以任何方式在一个或更多个机器中分布的任务的一个或更多个机器的许多其他布置。还应该认识到，这样的机器不必专用于执行本文所述的任务，而是相反可以是适用于还执行其他任务的多用途机器，例如计算机工作站。
I/O接口503可以提供外部用户、系统以及数据源与计算机系统501的部件之间的通信链接。I/O接口503可以被配置成允许一个或更多个用户经由任何已知的输入设备向计算机系统501输入信息。示例可以包括键盘、鼠标、触摸屏和/或任何其他期望的输入设备。I/O接口503可以被配置成允许一个或更多个用户接收从计算机系统501经由任何已知的输出设备输出的信息。示例可以包括显示监视器、打印机、驾驶舱显示器和/或任何其他期望的输出设备。I/O接口503可以被配置成允许其他系统与计算机系统501通信。例如，I/O接口503可以允许一个或更多个远程计算机访问信息、输入信息和/或远程地指示计算机系统501执行本文所述的一个或更多个任务。I/O接口503可以被配置成与一个或更多个旋翼飞行器传感器例如本文描述的那些传感器进行交互。I/O接口503可以被配置成允许与一个或更多个远程数据源进行通信。例如，I/O接口503可以允许一个或更多个远程数据源访问信息、输入信息和/或远程地指示计算机系统501执行本文所述的一个或更多个任务。
数据库507向计算机系统501提供持续的数据存储。虽然主要使用了术语“数据库”，但是存储器或其他合适的数据存储装置可以提供数据库507的功能。在可替选实施方式中，数据库507可以与计算机系统501集成或分离，并且可以在一个或更多个计算机上操作。数据库507优选地提供对于适合于支持FCC 205的操作和方法401的任何信息的非易失性数据存储，所述任何信息包括本文另外论述的各种类型的数据。分析引擎505可以包括一个或更多个处理器、存储器和软件组件的各种组合。
虽然已经参考说明性实施方式描述了本发明，但是该描述并不意在以限制性含义被解释。在参考了本说明书之后，对本领域技术人员而言，说明性实施方式的各种修改和组合以及本发明的其他实施方式将是明显的。因此，所附权利要求意在涵盖任何这样的修改或实施方式。

Claims (20)

1.一种旋翼飞行器，包括：
多个空速传感器；
多个惯性传感器；
飞行控制计算机，其能够进行操作以提供对所述旋翼飞行器的纵向控制，其中，所述飞行控制计算机被配置成：
从所述多个空速传感器接收纵向空速的第一指示；
从所述多个惯性传感器接收纵向加速度的第一指示；
根据所述纵向空速的第一指示来生成经滤波的纵向空速的指示；
根据所述纵向加速度的第一指示来生成经缩放和经滤波的纵向加速度的指示；
将所述经滤波的纵向空速的指示与所述经缩放和经滤波的纵向加速度的指示进行组合以生成被确定的纵向空速；以及
生成飞行控制信号以控制所述旋翼飞行器的操作，所述飞行控制信号是基于所述被确定的纵向空速。
2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述多个空速传感器包括多个皮托管。
3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述多个惯性传感器包括多个陀螺仪传感器。
4.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机被配置成从所述多个空速传感器接收多个纵向空速的指示中的纵向空速的中值指示。
5.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述飞行控制计算机被配置成从所述多个惯性传感器接收多个纵向加速度的指示中的纵向加速度的中值指示。
6.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述经滤波的纵向空速的指示是根据对所述纵向空速的第一指示进行低通滤波而生成的。
7.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，所述经缩放和经滤波的纵向加速度的指示是根据对所述纵向加速度的第一指示进行低通滤波并且基于所述低通滤波的时间常数对所述纵向加速度的第一指示进行缩放而生成的。
8.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其中，与所述经滤波的纵向空速的指示相比，所述被确定的纵向空速具有较少的时间滞后。
9.一种用于旋翼飞行器的飞行控制系统计算机，包括：
处理器；以及
非暂态计算机可读存储介质，其存储有要由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于提供对所述旋翼飞行器的控制的指令，所述用于提供对所述旋翼飞行器的控制的指令包括用于以下操作的指令：
从空速传感器接收测量的纵向空速数据；
使用第一低通滤波器来处理所述测量的纵向空速数据；
从加速度传感器接收测量的加速度数据；
使用具有可选增益的第二低通滤波器来处理所述测量的加速度数据；
将经处理的加速度数据与经处理的纵向空速数据相加以减少经处理的纵向空速数据的相位滞后；以及
基于经处理的纵向空速数据来控制所述旋翼飞行器的一个或更多个飞行控制元件。
10.根据权利要求9所述的飞行控制系统计算机，其中，所述可选增益包括大约0.5至大约2.0与所述第二低通滤波器的时间常数的乘积的增益。
11.根据权利要求9所述的飞行控制系统计算机，其中，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器是一阶滤波器。
12.根据权利要求9所述的飞行控制系统计算机，其中，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器具有相同的时间常数。
13.根据权利要求12所述的飞行控制系统计算机，其中，所述时间常数在1.5秒与10秒之间。
14.根据权利要求9所述的飞行控制系统计算机，其中，与所述测量的纵向空速数据相比，经处理的纵向空速数据具有较少的高频噪声。
15.一种方法，包括：
从旋翼飞行器的空速传感器接收空速数据；
从所述旋翼飞行器的惯性传感器接收加速度数据；
对所述空速数据进行滤波以生成经滤波的空速数据；
对所述加速度数据进行滤波以生成经滤波的加速度数据；
用增益常数对所述经滤波的加速度数据进行缩放，所述增益常数是基于对所述加速度数据的滤波；
对所述经滤波的空速数据与所述经缩放和经滤波的加速度数据进行求和，以生成所述旋翼飞行器的纵向速度的指示；以及
由所述旋翼飞行器的飞行控制计算机来接收所述纵向速度的指示。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，接收空速数据包括接收纵向空速数据。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，接收加速度数据包括接收纵向加速度数据。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，对所述空速数据进行滤波包括使用数字滤波器。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述数字滤波器是低通滤波器。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，对所述加速度数据进行滤波减少了所述加速度数据中的噪声。
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