基于INS/GPS数据的气动角测算方法研究

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雅宝题库解析：
    迎角和侧滑角是飞机飞行中的重要状态参数，也是飞行控制及导航系统所需要的两个主要参数，对飞机的飞行安全以及飞机的作战能力有着重要的作用。尤其是随着现代作战飞机的飞行迎角不断增大，现有的气动角测量已不能满足飞机控制的需要。因此，研究工程中实用的气动角测量方法具有重要的意义。    本文的目的在于建立一种基于惯性导航系统/全球定位系统(INS/GPS)数据的气动角测算方法和系统，以满足飞机在各种风场以及气动角范围内，均能比较准确地实现对气动角的测算。基于此目的，在借鉴国内外研究成果的基础上，本文针对该题目进行了探索性研究，所进行的主要工作有：    1、介绍了建模所用的相关坐标系，通过对飞机气动力（矩）模型、飞机作动器等模型的建模建立了飞机的模型，利用欧拉角表示法和“四元数”表示法分别建立了飞机的六自由度运动方程，同时对大气数据模型和风场模型也进行了建模。    2、分析了驾驶员数学模型的相关理论，根据气动角测算需要，针对飞机的纵向和横航向机动飞行任务分别给出了对应的驾驶员模型，根据经验值，经反复调试给出了驾驶员模型参数，并结合所建立的飞机模型对“驾驶员—飞机”整个闭环系统进行了仿真。仿真结果表明，所设计的驾驶员模型能够较好地达到飞行任务的要求。    3、参考国内外研究结果，引入了基于INS/GPS数据的气动角测算方法，通过理论分析，对该方法在国内的研究提出了质疑，同时给出了对该方法的修正，利用INS/GPS系统测量的航迹速度和绝对加速度信号结合飞机数学模型估算得到飞行迎角和侧滑角的虚拟信号。    4、在各种条件下，对修正后的基于INS/GPS数据的气动角测算方法，针对飞机纵向和横航向机动飞行任务过程进行了详细仿真和计算验证。仿真计算结果表明：该方法具有一定的测算精度和实时性，有工程实践应用的前景；同时，在大迎角范围内，其测算误差也在10%以内。