CN111862686A - 一种飞行器运动状态测量与数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种飞行器运动状态测量与数据处理系统，所述系统包括飞行参数采集单元、环境参数采集单元、数据记录仪、在线处理计算机和离线处理计算机。本系统能够采集飞行器的空间环境参数和飞行参数，使用在线处理计算机获得实时的飞行器运动状态数据，在此基础上进行飞行器指控；或使用离线处理计算机对存储在数据记录仪中的历史飞行数据进行处理，在此基础上进行飞行器性能分析。采用本系统可形成统一的飞行器飞行状态数据测量和处理流程，获得综合的实时飞行状态数据，降低飞行器控制难度；还能根据分析需求按需获取历史飞行数据并导入分析环境，实现更加灵活和便捷的飞行器性能分析能力。

Description

一种飞行器运动状态测量与数据处理系统

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域，特别是涉及一种飞行器运动状态测量与数据处理系统。

背景技术

大气数据测量处理系统是现代火箭、飞机等飞行器上重要的电子设备。它通过实时测量飞行器所处位置的大气静压、总压、总温等参数，经过大气数据计算机解算出飞行器攻角、高度、马赫数、真实空速、指示空速、升降速度等飞行参数。其性能高低不仅直接关系到对大气数据的准确测量和显示，还决定了飞行器能否顺利完成任务以及飞行安全。

目前各类飞行器在进行运动状态测量时，大多使用分立的测量系统分别测量和存储上述数据，根据数据类型进行分类处理并输出相应结果。这一方式没有形成统一的数据处理流程，根据测量数据输出多个结果，增大了根据该结果进行飞行器控制的难度。此外，当对飞行器进行事后的飞行状态数据分析时，需要从各个测量系统汇总测量数据并导入分析环境，随着测量系统数量的增多及其数据格式的差异，这一方式将愈加不便。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够统一飞行器运动状态数据的测量和处理流程、方便进行数据分析的飞行器运动状态测量与数据处理系统，该系统包括：

用于采集空间环境参数的环境参数采集单元，环境参数采集单元将采集得到的空间环境参数发送至数据记录仪和在线处理计算机；用于采集飞行器在空间中飞行产生的飞行参数的飞行参数采集单元，飞行参数采集单元将采集得到的飞行参数发送至数据记录仪和在线处理计算机。

具体地，环境参数采集单元和飞行参数采集单元可根据飞行器的外形、飞行性能、飞行环境等因素在飞行器的不同位置安装不同数量的各类型参数采集装置。采集到的模拟和数字信号传输到数据记录仪，由数据记录仪的进行必要的处理后进行存储，并实时发送给在线处理计算机。

在线工作时：

在线处理计算机与数据记录仪通过总线连接，在线处理计算机根据空间环境参数和飞行参数，计算得到飞行器的飞行数据，并通过总线将飞行数据发送给数据记录仪；其中，飞行数据用于进行飞行器的飞行控制。在线处理计算机根据接收到的空间环境参数和飞行参数获得飞行器的运动状态数据，并根据预设的规则向飞行器的控制模块等其他模块发送飞行控制指令。

离线工作时：

离线处理计算机与数据记录仪通过接口连接，离线处理计算机从数据记录仪中获取存储的空间环境参数和飞行参数，离线处理计算机根据空间环境参数和飞行参数，根据预设的规则对所获取的数据进行离线的飞行参数分析，计算得到飞行器已进行过的飞行分析数据，并通过接口将飞行分析数据发送给数据记录仪；其中，飞行分析数据用于进行飞行器的性能分析。

其中一个实施例中，在线工作时，在线处理计算机根据预设的规则向环境参数采集单元和飞行参数采集单元发送控制指令，控制指令包括启动指令和停止指令。具体地，当系统工作于在线模式时，由在线处理计算机根据预设的时间、参数阈值等规则向环境参数采集单元和飞行参数采集单元发送启动和停止指令。

其中一个实施例中，在线工作时，在线处理计算机根据飞行数据向飞行器的飞行控制单元发送控制指令。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括GPS/INS组合定位设备。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括三轴冲击传感器、三轴振动传感器和三轴过载传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据三轴冲击传感器、三轴振动传感器和三轴过载传感器的测量数据，修正飞行参数采集单元中其他传感器的测量数据。

其中一个实施例中，环境参数采集单元包括4个以上压力传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据压力传感器的测量数据计算飞行器的攻角数值和侧滑角数值。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括攻角传感器和侧滑角传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据飞行器的攻角数值，修正攻角传感器的测量数据，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据飞行器的侧滑角数值，修正侧滑角传感器的测量数据。

其中一个实施例中，数据记录仪通过总线接口与在线处理计算机、飞行参数采集单元连接，总线接口包括RS422和RS232。

其中一个实施例中，数据记录仪通过USB接口与离线处理计算机连接。

其中一个实施例中还包括独立电源，独立电源向数据记录仪供电，数据记录仪向环境参数采集单元、飞行参数采集单元和在线处理计算机供电。

上述飞行器运动状态测量与数据处理系统通过环境参数采集单元和飞行参数采集单元采集飞行器的空间环境参数和飞行参数，使用在线处理计算机获得实时的飞行器运动状态数据，在此基础上进行飞行器指控；或使用离线处理计算机对存储在数据记录仪中的历史飞行数据进行处理，在此基础上进行飞行器性能分析。采用本系统可形成统一的飞行器飞行状态数据测量和处理流程，获得综合的实时飞行状态数据，降低飞行器控制难度；还能根据分析需求按需获取历史飞行数据并导入分析环境，实现更加灵活和便捷的飞行器性能分析能力。

附图说明

图1为一个实施例中飞行器运动状态测量与数据处理系统的组成示意图；

图2为另一个实施例中飞行器运动状态测量与数据处理系统的组成示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的飞行器运动状态测量与数据处理系统，可以安装搭载在各类飞机、导弹、浮空器等需要进行运动状态监测的飞行器上。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种飞行器运动状态测量与数据处理系统，包括：

用于采集空间环境参数的环境参数采集单元，环境参数采集单元将采集得到的空间环境参数发送至数据记录仪和在线处理计算机；用于采集飞行器在空间中飞行产生飞行参数的飞行参数采集单元，飞行参数采集单元将采集得到的飞行参数发送至数据记录仪和在线处理计算机。

在线工作时：

在线处理计算机与数据记录仪通过总线连接，在线处理计算机根据空间环境参数和飞行参数，计算得到飞行器的飞行数据，并通过总线将飞行数据发送给数据记录仪；其中，飞行数据用于进行飞行器的飞行控制。在线处理计算机根据接收到的空间环境参数和飞行参数获得飞行器的运动状态数据，并根据预设的规则向飞行器的控制模块等其他模块发送飞行控制指令。

离线工作时：

离线处理计算机与数据记录仪通过接口连接，离线处理计算机从数据记录仪中获取存储的空间环境参数和飞行参数，离线处理计算机根据空间环境参数和飞行参数，根据预设的规则对所获取的数据进行离线的飞行参数分析，计算得到飞行器已进行过的飞行分析数据，并通过接口将飞行分析数据发送给数据记录仪；其中，飞行分析数据用于进行飞行器的性能分析。

其中，环境参数采集单元将采集到的模拟数据信号传输至数据记录仪，由数据记录仪的数字处理芯片将其转换成数字信号，发送给在线处理计算机，并存储在数据存储芯片中。飞行参数采集单元将采集到的数字信号直接发送给在线处理计算机，并存储在数据记录仪的数据存储芯片中。在线处理计算机实时处理收到的测量数据，并输出飞行器的飞行状态数据；离线处理计算机可从数据记录仪中的数据存储芯片获取所需数据，并输出飞行器的历史飞行状态数据分析结果。在线处理计算机和离线处理计算机输出的数据处理结果存储在数据记录仪的数据存储芯片中。

系统中各传感器均可以采用现有的各类数字和/或模拟传感器实现，可根据飞行器的外壳形状、飞行高度、机动能力等应用环境变化调整传感器的类型、设置位置、数量、精度和数值范围等，数据记录仪、在线处理计算机和离线处理计算机可根据飞行器对设备体积、防护等级、计算性能等方面的要求选择各种数字处理芯片、存储芯片、计算机型号等。此外，根据地球大气测量数据和空气动力学原理，对于一定外形的飞行器，其飞行环境的大气测量数据，飞行的高度、速度、姿态，飞行器表面气流速度和角度等参数是相互关联的，可以通过测量其中一个或多个数值，获得所需的参数数值。例如飞机翼弦与相对风速之间的夹角(即攻角)就可以通过飞机的大气环境数据、导航数据、惯导数据、空速、姿态角等计算获得。因此通过复用上述各传感器的测量数据，使用数据处理芯片还可实现对飞行器其他参数的测量。

系统有在线和离线两种工作模式。当系统工作于在线模式时，数据记录仪实时接收采集到的数据，将模拟信号通过数字处理芯片进行模数转换，将数字化的测量结果发送给在线处理计算机。在线处理计算机根据大气压力数据、气流角度数据、大气温度数据、位置数据、加速度数据计算飞行器的实时的飞行数据，用于对飞行器进行飞行控制。

当系统工作于离线模式时，由离线处理计算机根据预设的指令从数据记录仪中的数据存储芯片获取所需的飞行器历史飞行数据，根据预设的规则对所获取的数据进行离线的飞行参数分析。具体地，离线处理计算机根据要求获取飞行器在历史飞行中测量的大气压力数据、气流角度数据、大气温度数据、位置数据、加速度数据和/或飞行器运动状态数据，重现该次飞行过程和对应的参数，并根据指令对其进行各类分析，包括获得更多的飞行器运动参数，通过比较多次飞行数据分析飞行器的环境适应性、机动能力、抗撞击能力、安全性能，比较不同飞行器在上述性能方面的差异等。

上述飞行器运动状态测量与数据处理系统通过环境参数采集单元和飞行参数采集单元采集飞行器的空间环境参数和飞行参数，使用在线处理计算机获得实时的飞行器运动状态数据，在此基础上进行飞行器指控；或使用离线处理计算机对存储在数据记录仪中的历史飞行数据进行处理，在此基础上进行飞行器性能分析。采用本系统可形成统一的飞行器飞行状态数据测量和处理流程，获得综合的实时飞行状态数据，降低飞行器控制难度；还能根据分析需求按需获取历史飞行数据并导入分析环境，实现更加灵活和便捷的飞行器性能分析能力。

其中一个实施例中，在线工作时，在线处理计算机根据预设的规则向环境参数采集单元和飞行参数采集单元发送控制指令，控制指令包括启动指令和停止指令。具体地，当系统工作于在线模式时，由在线处理计算机根据预设的时间、参数阈值等规则向环境参数采集单元和飞行参数采集单元发送启动和停止指令。具体地，当系统工作于在线模式时，由在线处理计算机根据预设参数(包括预设的测量开始时间或预设的飞行器位置、高度等阈值条件)向环境参数采集单元和飞行参数采集单元发送启动指令，开始测量；当系统工作时间到达预设值，或上述数据中的一个或多个到达预设值时，在线处理计算机向飞行参数采集单元和环境参数采集单元发送停止指令，停止测量，以防止飞行环境的变化造成的系统元器件烧毁等不良后果。

其中一个实施例中，在线工作时，在线处理计算机根据飞行数据向飞行器的飞行控制单元发送控制指令。具体地，在线处理计算机根据飞行器的实时飞行数据，依照预设的规则向飞行器的自动驾驶系统、动力控制系统、失速告警系统、安全评估系统等发送指令，控制飞行器进行飞行模式切换、飞行速度/方向/角度控制、发动机二次点火、舵机转动、失速告警、安全告警等操作，以支持飞行器状态控制和安全保障功能，提高飞行器的飞行控制能力和安全性能。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括GPS/INS组合定位设备。GPS/INS组合定位设备分别与在线处理计算机、数据记录仪连接，向其发送飞行器的位置、速度等数据。

具体地，如果仅采用GPS定位设备，只能测量飞行器的位置和速度数据，并且设备的工作状态受到GPS卫星信号质量的影响；仅使用惯性导航设备，则导航的误差累计很快，无法满足飞行器长时间飞行过程中对导航精度的要求。因此，本实施例采用GPS/INS组合定位设备，利用GPS导航设备获得飞行器的位置和速度数据，利用惯性导航设备获得飞行器的姿态、位置和速度数据，惯性导航设备可在GPS信号被遮挡时保持工作，GPS导航设备可以修正惯性导航设备的误差，可以确保为飞行器提供持续的、满足精度要求的导航数据。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括三轴冲击传感器、三轴振动传感器和三轴过载传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据三轴冲击传感器、三轴振动传感器和三轴过载传感器的测量数据，修正飞行参数采集单元中其他传感器的测量数据。

冲击传感器用于测量飞行器受到的冲击力或冲击加速度，振动传感器用于测量飞行器各部件的振动情况，过载传感器用于测量飞行器的过载加速度，其输出是实现飞行器安全评估、飞行器控制等功能所需的重要数据。根据冲击传感器的测量数值能够定位飞行器受到撞击的位置和程度，根据振动传感器的测量数值能够确定飞行器各部件的振动情况是否异常或超出限度，根据过载传感器的测量数值能够判断飞行器的过载加速度是否异常或超出限度，综合上述结果可以评估飞行器的健康状况，并据此调整飞行速度、姿态、航线等，确保飞行器的飞行安全。

此外，通过三轴冲击传感器、三轴过载传感器和三轴振动传感器测得的冲击加速度、过载加速度和振动加速度数值，在线处理计算机或离线处理计算机可以计算出由加速度所引起其他传感器的精度误差和形位误差，并对飞行器上的其他传感器的测量数据进行相应补偿，得到更准确的空间环境参数和飞行参数，从而获得更准确的飞行器的运动状态数据，

其中一个实施例中，环境参数采集单元包括4个以上压力传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据压力传感器的测量数据计算飞行器的攻角数值和侧滑角数值。

压力传感器可以直接测量飞行器表面的大气压力值。通过4个压力传感器的测量数据，可以采用三点法计算出搭载该压力传感器的飞行器的攻角值和侧滑角值，还可以计算出该飞行器来流静压值和来流马赫数。当压力传感器的数量多于4个时，相应计算结果的精度则更高。

通过压力传感器的测量数据计算飞行器的上述空间环境参数和飞行参数，可以根据飞行器的形状、飞行环境等因素灵活的调整压力传感器的数量和布放位置，得到更好的测量效果；能避免采用传统的风标式传感器不能实现大角度值的测量、不适用于高机动性能的飞行器的问题；还能避免传统的风标式传感器突出于飞行器表面带影响飞行性能的问题。

其中一个实施例中，飞行参数采集单元包括攻角传感器和侧滑角传感器，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据飞行器的攻角数值，修正攻角传感器的测量数据，在线处理计算机和/或离线处理计算机根据飞行器的侧滑角数值，修正侧滑角传感器的测量数据。

攻角传感器用于测量飞行器的攻角，常见的攻角传感器包括风标式攻角传感器、归零压差攻角传感器、压差比传感器等。飞行器进行大攻角飞行时，气流分现象随着攻角增大逐渐增强，飞行运动会出现非线性的情况，因此为了增强飞行器的稳定性，需要实时精确获取攻角数值。此外，攻角数值也是实现火力控制、巡航控制、失速警告等功能所需要的重要数据。例如通过大气数据计算，根据攻角传感器的输出获得真实攻角，用于静压源误差修正，并可根据飞行器的攻角数值范围向飞行器的失速警告系统、动力控制系统等发出告警、指控等信号，确保飞行安全。

侧滑角的定义是飞行器的航向角和航迹角的差值，侧滑角传感器即用于测量这一数值，其设备原理和类型与攻角传感器类似。侧滑角是实现飞行器的自动驾驶、动力控制等功能的重要数据，可根据其控制和调整飞行器的飞行方向和航迹方向的偏差，提高飞行轨迹的精确度。

根据飞行器外形、飞行环境等因素预设相应的修正规则，采用压力传感器计算得到攻角和侧滑角数值修正攻角传感器和侧滑角传感器的测量数据，可以降低攻角和侧滑角的测量误差，使其测量结果优于单独使用攻角传感器或侧滑角传感器测量得到的攻角和侧滑角数值。

其中一个实施例中，环境参数采集单元包括攻角侧滑角传感器。攻角侧滑角传感器的类型包括旋转风标式攻角侧滑角传感器、压差管式攻角侧滑角传感器等，可以同时测量飞行器的攻角和侧滑角。采用攻角侧滑角传感器可以进一步简化飞行器运动状态测量和数据处理系统的系统组成，确保获取的攻角和侧滑角数据同步，使飞行器运动状态测量结果更为精确。

进一步地，环境参数采集单元还可以包括紊流测量系统、尾流测量系统等，用于探测飞行器前方的大气状态，以确保飞行安全。

其中一个实施例中，数据记录仪通过总线接口与在线处理计算机、飞行参数采集单元连接，总线接口包括RS422和RS232。RS422总线具有很强的抗干扰能力，在飞行器内部的短距离通信环境下不需要考虑终端匹配，并且能够提供可靠的信号传输能力；RS232总线是目前应用最广泛的一种串行接口，在近距离通信时可以采用电缆直连的方式，对设备兼容性较高。采用上述两种总线接口可以满足大多数在线处理计算机、气流传感器和定位装置之间的通信要求，并提供足够的通信带宽及抗干扰能力。

其中一个实施例中，数据记录仪通过USB接口与所述离线处理计算机连接。USB接口传输速度快、连接简单，可以更加方便地通过离线处理计算机进行历史飞行状态数据分析。

其中一个实施例中，还包括独立电源，用于向数据记录仪供电，数据记录仪输出二次电流向环境参数采集单元、飞行参数采集单元和在线处理计算机供电。本实施例提供的飞行器运动状态测量和数据处理系统采用独立的供电模块，可确保系统性能更加稳定可靠。

其中一个实施例中，如图2所示，提供了一种飞行器运动状态测量和数据处理系统，包括通用传感器单元、攻角传感器、侧滑角传感器、GPS/INS组合导航、在线处理计算机、数据记录仪、离线处理计算机和独立电源。

通用传感器单元包括9个压力传感器、2个温度传感器、1个三轴冲击传感器、1个三轴振动传感器、1个三轴冲击传感器。通用传感器单元测量初始的模拟信号，对外电气接口采用J30J-51ZKW连接器。其中压力传感器、温度传感器的数量、设置位置、测量精度和数值范围均根据飞行器的形状和飞行环境确定。

攻角传感器主要用于测量飞行器所处飞行环境中的攻角数据。攻角传感器不同于一般的传感器，通用的模拟传感器需要借助外部的模数转换芯片进行模数转换，再输出数字信号。攻角传感器内部集成有模数转换芯片，直接输出数字量，含一路RS422接口，输出攻角数据。

侧滑角传感器主要用于测量飞行器所处飞行环境中的侧滑角数据。通用的模拟传感器需要借助外部的模数转换芯片进行模数转换，再输出数字信号。侧滑角传感器不同于一般的传感器，其内部集成有模数转换芯片，直接输出数字量，含一路RS422接口，输出侧滑角数据。

GPS/INS组合导航用于测量飞行器所处环境中的位置、速度、姿态。GPS/INS组合导航经过初始对准后，根据内部加速度计测量出的视加速度解算出飞行器的位置和速度。根据内部陀螺测量出的角速度解算出飞行器的姿态。根据接收到的GPS信号标定飞行器所处的位置。将GPS/INS所测量到的数据进行组合，可得经过组合校正后飞行器的位置、速度、姿态参数。GPS/INS有3路RS232接口，分别输出经过组合解算的导航参数：位置、速度、姿态，GPS接收值的原始数据，INS测量的原始数据。GPS/INS对外电气接口采用J30J-25ZKP连接器。

弹载计算机采用TI公司C6000系列，以TMS320C6747为例，主频需要300M赫兹以上，内存需要512G以上。主要用于将飞行器所处环境中的各种飞行数据、飞行参数汇总，解析所需的飞行状态量。在线处理计算机有4路RS422接口，分别用于接收攻角传感器测量的攻角数据、侧滑角传感器测量的侧滑角数据、通用传感器测量的数据，发送解算后的数据存入FLASH。有1路RS232接口，用于接收GPS/INS传来的导航数据，在线处理计算机对外电气接口采用J30J-25ZKP连接器。

数据记录仪内包含DSP控制芯片和FLASH存储芯片，用于存储各传感器测得的原始数据与计算后的数据。数据记录仪内含有基于DSP主控制器的模数转换芯片ADC7656和数模转换芯片DAC7724，可以将通用传感器单元测得的模拟量信号转换为数字信号存入FLASH。为了实现飞行数据的实时处理解算，将AD转换后的通用传感器数据分成两路，一路直接存入FLASH，另一路传送给在线处理计算机进行解算。数据记录仪有4路RS422接口，分别用于传送通用传感器数据给在线处理计算机进行在线解算、接收在线处理计算机传输的解算数据、接收攻角传感器传输的攻角数据、接收侧滑角传感器传输的侧滑角数据，有2路RS232接口，分别用于接收GPS/INS输出的原始GPS数据和原始INS数据，有1路USB接口，用于飞行结束后将飞行数据发送给离线处理计算机进行数据分析、处理及应用，并接收离线处理计算机输入的数据。数据记录仪还包含有若干USB接口、以太网、RS232接口、RS422接口等备用接口，未来通过备用接口进行性能升级。

离线处理计算机为高性能的通用工业计算机，主要用于飞行器完成飞行任务后对飞行数据的离线分析、处理及应用。离线处理计算机至少包含1路USB接口，用于和数据记录仪高速交互，对飞行数据进行各种分析，将部分分析结果存入数据记录仪FLASH模块，在下次执行飞行任务时使用。

独立电源提供28V电源，对外电气接口采用DC接口。独立电源给数据记录仪供电，数据记录仪给通用传感器单元、在线处理计算机、GPS/INS组合导航、在线处理计算机、攻角传感器、侧滑角传感器等单元供电。

本实施例提供的飞行器运动状态测量和数据处理系统各部件间连接关系为：9路压力传感器、2路温度传感器、1路三轴冲击传感器、1路振动传感器、1路过载传感器采集到的模拟量数据整合为一条总线，用J30J-51ZKW连接器传送到数据记录仪，通用传感器模拟信号数据经过数据记录仪内基于DSP主控芯片的模数转换芯片转换为数字信号，分为两路，一路直接存入FLASH，另外一路通过RS422连接器传送飞在线处理计算机进行解算。组合导航将输出的导航数据、GPS数据、INS数据整合为一条总线，通过J30J-51ZKW连接器分出3路RS232接口，分别将导航数据传送到在线处理计算机进行解算，将GPS数据和INS数据传送给FLASH存储。攻角传感器将攻角数据以RS422接口传送给在线处理计算机解算。侧滑角传感器将侧滑角数据以RS422接口传送给在线处理计算机解算。在线处理计算机将接收到的数据进行整合，将解算后数据通过J30J-25ZKP连接器分出的RS422接口传送给在线处理计算机进行存储。数据记录仪中的FLASH模块和离线处理计算机通过USB接口进行数据交互。独立电源通过DC接口给数据记录仪供电，其他各器件使用由数据记录仪分出的二次电流供电。

系统工作时，首先数据记录仪、在线处理计算机、GPS/INS组合导航、在线处理计算机、攻角传感器、侧滑角传感器等模块初始化，准备工作。

系统有两种工作模式，在线工作模式和离线工作模式。当选择离线工作模式时，系统与离线处理计算机连接，根据标定的数据需求从数据记录仪和各模块读取所需的历史飞行数据，并进行数据计算和分析。

当选择在线工作模式时，系统与在线处理计算机连接。由在线处理计算机根据预设的规则进行定时，在飞行器起飞前或起飞后的特定时间发出系统启动指令。系统工作时，各模块实时采集、传输并存储数据：通用传感器单元输出压力、温度、冲击、振动、过载数据，GPS/INS组合导航输出导航数据、GPS数据、INS数据，攻角传感器输出攻角数据，侧滑角传感器输出侧滑角数据，数据记录仪启动AD转化和实时存储功能。在线处理计算机将接收到的数据进行处理，在线解算出需要的飞行参数，将解算出的数据保存至数据记录仪。在线处理计算机根据解算出的飞行参数控制飞行器上的动作器件执行动作，如控制发动机是否二次点火、舵机的转动等。在线处理计算机根据预先设定的时间、飞行器实际飞行时间或传感器测量参数阈值等，判断系统是否继续工作。例如，根据预设的飞行器航线数据，控制系统在某一时间开启；又如，设置温度阈值、冲击加速度阈值、振动加速度阈值、过载加速度阈值等，当对应传感器的测量数据超过设定的阈值时，说明飞行器处于恶劣的飞行环境中，可控制系统开启保护罩、关闭部分传感器，或控制飞行器降低飞行速度等，以系统和飞行器的安全。若判断系统停止工作，则由在线处理计算机向系统发送停止指令，独立电源停止向各模块供电，系统停止数据采集。这样能够将各模块保护起来，防止电流过大或信号错误将电气元件烧毁，同时保护收集到的数据。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种飞行器运动状态测量与数据处理系统，所述系统包括：

用于采集空间环境参数的环境参数采集单元，所述环境参数采集单元将采集得到的空间环境参数发送至数据记录仪和在线处理计算机；

用于采集飞行器在空间中飞行产生的飞行参数的飞行参数采集单元，所述飞行参数采集单元将采集得到的飞行参数发送至数据记录仪和在线处理计算机；

在线工作时：

所述在线处理计算机与所述数据记录仪通过总线连接，所述在线处理计算机根据所述空间环境参数和所述飞行参数，计算得到飞行器的飞行数据，并通过所述总线将所述飞行数据发送给所述数据记录仪；所述飞行数据用于进行飞行器的飞行控制；

离线工作时：

离线处理计算机与所述数据记录仪通过接口连接，所述离线处理计算机从所述数据记录仪获取所述空间环境参数和所述飞行参数，所述离线处理计算机根据所述空间环境参数和所述飞行参数，计算得到飞行器已进行过的飞行分析数据，并通过所述接口将所述飞行分析数据发送给所述数据记录仪；所述飞行分析数据用于进行飞行器的性能分析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在线工作时，所述在线处理计算机根据预设的规则向所述环境参数采集单元和所述飞行参数采集单元发送控制指令，所述控制指令包括启动指令和停止指令。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在线工作时，所述在线处理计算机根据所述飞行数据向飞行器的飞行控制单元发送控制指令。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述飞行参数采集单元包括GPS/INS组合定位设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述飞行参数采集单元包括三轴冲击传感器、三轴振动传感器和三轴过载传感器，所述在线处理计算机和/或所述离线处理计算机根据所述三轴冲击传感器、所述三轴振动传感器和所述三轴过载传感器的测量数据，修正所述飞行参数采集单元中其他传感器的测量数据。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境参数采集单元包括4个以上压力传感器，所述在线处理计算机和/或所述离线处理计算机根据所述压力传感器的测量数据计算所述飞行器的攻角数值和侧滑角数值。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述飞行参数采集单元包括攻角传感器和侧滑角传感器，所述在线处理计算机和/或所述离线处理计算机根据所述飞行器的所述攻角数值，修正所述攻角传感器的测量数据，所述在线处理计算机和/或所述离线处理计算机根据所述飞行器的所述侧滑角数值，修正所述侧滑角传感器的测量数据。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据记录仪通过总线接口与所述在线处理计算机、所述飞行参数采集单元连接，所述总线接口包括RS422和RS232。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据记录仪通过USB接口与所述离线处理计算机连接。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括独立电源，所述独立电源向所述数据记录仪供电，所述数据记录仪向所述环境参数采集单元、所述飞行参数采集单元和所述在线处理计算机供电。

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