Estimación del campo de viento en tiempo real y calibración del tubo de Pitot utilizando un filtro de Kalman extendido
Autores: Zhang, Qian; Xu, Yifan; Wang, Xueyun; Yu, Zelong; Deng, Tianyi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estimación del campo de viento en tiempo real y calibración del tubo de Pitot utilizando un filtro de Kalman extendido
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Velocidad del aire
Precisión de la medición
Despegue y aterrizaje vertical híbrido
Calibración en línea
Medición del campo de viento
Planificación de la ruta de vuelo
Licencia
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Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
La velocidad del aire es una señal de retroalimentación importante para el control de vuelo, y su precisión de medición está relacionada con la seguridad de las aeronaves, especialmente para vehículos aéreos no tripulados (UAV) de despegue y aterrizaje vertical híbridos en la fase de transición. Sin embargo, la calibración fuera de línea del tubo de pitot no puede simular completamente la situación en casos reales, por lo que es necesario realizar una calibración en línea después de la instalación. Además, el campo de viento ambiental crea un alto riesgo para el vuelo de conversión de un UAV híbrido, por lo que la medición en tiempo real del campo de viento en el campo de vuelo tiene una gran importancia para la planificación de la trayectoria de vuelo del proceso de conversión. En este artículo, se propone un método innovador para la calibración en línea del tubo de pitot y la estimación del campo de viento. Después de establecer el filtro de Kalman extendido (EKF) para la estimación, se propone un método de análisis para analizar la observabilidad de EKF bajo diferentes estrategias de vuelo. Luego, el vuelo estacionario se selecciona como la trayectoria de vuelo experimental. Los resultados de la simulación en computadora de laboratorio y del experimento de vuelo validan la teoría y demuestran que el método propuesto podría recalibrar el factor de escala del tubo de pitot y estimar el campo de viento.
Descripción
La velocidad del aire es una señal de retroalimentación importante para el control de vuelo, y su precisión de medición está relacionada con la seguridad de las aeronaves, especialmente para vehículos aéreos no tripulados (UAV) de despegue y aterrizaje vertical híbridos en la fase de transición. Sin embargo, la calibración fuera de línea del tubo de pitot no puede simular completamente la situación en casos reales, por lo que es necesario realizar una calibración en línea después de la instalación. Además, el campo de viento ambiental crea un alto riesgo para el vuelo de conversión de un UAV híbrido, por lo que la medición en tiempo real del campo de viento en el campo de vuelo tiene una gran importancia para la planificación de la trayectoria de vuelo del proceso de conversión. En este artículo, se propone un método innovador para la calibración en línea del tubo de pitot y la estimación del campo de viento. Después de establecer el filtro de Kalman extendido (EKF) para la estimación, se propone un método de análisis para analizar la observabilidad de EKF bajo diferentes estrategias de vuelo. Luego, el vuelo estacionario se selecciona como la trayectoria de vuelo experimental. Los resultados de la simulación en computadora de laboratorio y del experimento de vuelo validan la teoría y demuestran que el método propuesto podría recalibrar el factor de escala del tubo de pitot y estimar el campo de viento.