本发明涉及飞行器导航技术领域，尤其涉及一种基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法。
背景技术：
由于惯性导航系统无法测量大气参数，为满足现代飞行器高精度控制需求，现代飞行器广泛采用了大气测量系统。
传统的大气测量系统通常采用基于压力测量的置于飞行器外部的空速管或攻角、侧滑角传感装置。对于需要高速再入大气的飞行器而言，传统的大气测量系统无法适应大攻角飞行状态，前端及侧缘探出的测量装置会引起横向不稳定甚至失控发散，并同时产生很大的热流，对结构和防热带来巨大风险。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，解决传统的大气测量系统无法适应大攻角飞行状态，容易引起横向不稳定甚至失控发散，产生很大的热流的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，该方法具体包括如下步骤：
设定FADS大气特征参数Δρ*和ΔT*，其中分别为北天东坐标系下的大气运动速度，Δρ*为大气密度误差，ΔT*为大气温度误差；
设定大气特征参数Δρ*和ΔT*的判别门限分别对应为Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，将各个大气特征参数的绝对值分别与对应的各判别门限进行对比，判断各个大气特征参数的有效性；
根据各个大气特征参数的有效性判断结果，对各个大气特征参数分别进行修正，分别获取修正后的大气运动速度修正后大气密度以及修正后的大气温度
通过第一、第二和第三计算式分别计算获得修正后的攻角、修正后的侧滑角和修正后的马赫数：
其中，α*为修正后的攻角，β*为修正后的侧滑角，为修正后的马赫数，分别为大气运动速度在飞行器本体坐标系的投影；
通过第四和第五计算式分别计算获得修正后的大气静压和修正后的大气动压：
其中，为飞行器修正后的大气静压，q*为飞行器修正后的大气动压，为通用气体常数，μ为气体分子数。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供了一种基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，利用FADS系统有效的输出大气特征信息，实时在线地修正飞行器的惯性导航信息，计算方法简单，能够有效解决FADS对惯性导航参数修正问题，为飞行器控制提供高精度的导航信息。
附图说明
图1是本发明实施例基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
FADS的发展克服了传统大气测量系统的种种缺陷与不足，它利用嵌入在飞行器不同位置的压力传感器测量机体表面的压力，根据压力分布与大气参数的模型关系，解算出大气特征参数，进而计算其它更多的飞行参数，供飞行控制使用。
针对FADS对飞行器惯性导航参数校正问题，本发明实施例提供了一种基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，该方法基于FADS系统解算出的大气特征参数，完成了对飞行器惯性导航参数的修正，提高了飞行器的导航精度。
本技术方案是在FADS系统解算出大气特征参数后，利用大气运动速度、温度误差、密度误差等信息，对飞行器惯性导航参数，如空速、马赫数、攻角、侧滑角、静压、动压等参数进行精确修正。
为方便后续描述，在本发明的实施例中定义以下两个坐标系，其一、北天东坐标系OT-XTYTZT：坐标原点OT位于飞行器质心，OTXT轴指向地理东向，OTYT和OTZT轴分别指向北向和天向。其二、飞行器本体坐标系Ob-XbYbZb：坐标原点Ob位于飞行器质心，ObXb与飞行器纵轴重合，指向头部，ObYb在飞行器纵向对称平面内，垂直于ObXb，向上为正，ObZb按右手定则确定。
如图1所示，本发明实施例提供的基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，具体包括如下步骤：
设定FADS大气特征参数Δρ*和ΔT*，其中分别为北天东坐标系下的大气运动速度，Δρ*为大气密度误差，ΔT*为大气温度误差。
设定与各大气特征参数Δρ*和ΔT*一一对应的判别门限分别为Val1、Val2、Val3、Val4和Val5。
设定标志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5分别对应表示大气特征参数Δρ*和ΔT*的有效性，若Δρ*和ΔT*的绝对值分别大于Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，则将标志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5均置为1，表示各个大气特征参数有效。若Δρ*和ΔT*的绝对值分别小于或等于Val1、Val2、Val3、Val4和Val5，则将标志Flag1、Flag2、Flag3、Flag4和Flag5均置为0，表示各个大气特征参数无效。
1、判断大气运动参数有效性，根据有效性判断结果修正大气运动速度。
将大气运动速度的绝对值分别与对应的判别门限进行一一对比。
若Flag1＝1，则若Flag1＝0，则
若Flag2＝1，则若Flag2＝0，则
若Flag3＝1，则若Flag3＝0，则
其中，VN、VU、VE分别为飞行器相对静止大气的导航速度，分别为修正后的大气运动速度在北天东坐标系的投影；
计算修正后的大气运动速度：
其中，为修正后的大气运动速度。
2、判断大气密度误差有效性，根据有效性判断结果修正大气密度。
若Flag4＝1，则
若Flag4＝0，则
其中，为修正后的大气密度，ρh为飞行器当前高度所装订的大气密度。
3、判断大气温度误差有效性，根据有效性判断结果修正大气温度。
若Flag5＝1，则
若Flag5＝0，则
其中，为修正后的大气温度，Th为飞行器当前高度所装订的大气温度。
4、修正攻角、侧滑角、马赫数。
将修正后的大气运动速度转换至飞行器本体坐标系：
其中，分别为大气运动速度在飞行器本体坐标系的投影，为北天东坐标系至飞行器本体坐标系的姿态转换矩阵。
通过以下计算式分别获得修正后的攻角、侧滑角、马赫数：
其中，α*为修正后的攻角，β*为修正后的侧滑角，为修正后的马赫数。
5、基于气体状态方程，修正飞行器静压和动压。
气体的静压、温度和密度之间满足关系且为通用气体常数，μ为气体分子数，ρ为气体密度，T为气体温度。
通过以下计算式获得修正后的大气静压、大气动压：
其中，为飞行器修正后的大气静压，q*为飞行器修正后的大气动压。
综上所述，本发明实施例所述的基于大气特征参数的飞行器导航信息修正方法，利用FADS系统有效的输出大气特征信息，通过上述各步骤，能够实时在线地修正飞行器的惯性导航信息，计算方法简单，能够有效解决FADS对惯性导航参数修正问题，为飞行器控制提供高精度的导航信息。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。