本发明属于飞机传感器数据模拟领域,涉及一种飞机大气高度和无线电高度模拟方法、存储介质。
背景技术:
1、飞机的大气高度和无线电高度在飞行中提供飞机高度信息,帮助飞行员进行导航、飞行控制和安全操作。涉及飞行安全的航空电子设备,如仪表着陆设备、导航设备、机载防撞系统、近地告警设备等,需要使用大气高度和/或无线电高度作为数据源以实现自身功能。两种高度数据的来源和产生机理如下:
2、1. 大气高度(pressure altitude):大气高度是指飞机相对于标准大气压力面的高度。通常飞机上的气压高度计(altimeter)来测量。气压高度计通过测量周围大气压力的变化来确定飞机的高度。它内部包含一个气压传感器,可以感知周围大气的压力变化,并将其转化为高度值。气压高度计的基准通常是标准大气压力面,即海平面上的大气压力,因此大气高度是相对于海平面的高度;
3、2. 无线电高度(radio altitude):无线电高度是指飞机与地面之间的垂直距离。通常是由飞机上的无线电高度计(radio altimeter)来测量。无线电高度计通过发送无线电波并接收其反射信号的时间来确定飞机与地面的距离。它内部包含一个发射器和接收器,发射器发射无线电波和地面回波时间,计算高差。无线电高度的基准通常是飞机的起落架高度,即离地面的最小高度。
4、涉及大气高度和/或无线电高度的仪表着陆设备、导航设备、机载防撞系统、近地告警设备等航空电子设备在科研生产、试验、机上地面测试等环节,需对设备进行测试检验,例如:科研生产过程使用arinc429板卡模拟大气高度和无线电高度的数据,航空电子设备在装机后使用抽气压方式模拟大气高度。现有技术需要硬件板卡或专用工具,而且无法形成复杂、动态的数据、无法形成突变的数据,因而存在成本高、灵活性低、准备时间长、无法实现复杂动态模拟等各种不足。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明提供一种飞机大气高度和无线电高度模拟方法、存储介质,解决现有技术在成本、灵活性、效率、数据无法突变等方面的不足,提供低成本、灵活便利的大气电高度和无线电高度的动态数据,使用该方法可以满足航空电子设备在科研生产、试验、机上地面测试等各环节中大气高度数据和无线电高度数据的模拟需求。
2、通过计算机编程的方式自动生成大气高度数据和无线电高度数据,并输出为数据文件供使用。该方法设计实现时包括模拟场景输入模块、高度计算模块、文件生成模块三个功能模块。
3、模拟场景输入模块的功能是,设定并输入模拟场景所需要的各类参数,作为高度计算的依据。具体场景模拟参数见表1。
4、表1场景模拟参数
5、 类型 参数名称 飞机运动参数 垂直速度、垂直加速度、垂直加加速度 时间参数 开始时间、结束时间、时间分辨率 大气高度参数 初始值、数据状态 无线电高度参数 初始值、数据状态、地形高度值 突变参数 大气高度突变时间、大气高度突变值、无线电高度突变时间、无线电高度突变值
6、高度计算模块接收模拟场景输入模块设置好的参数,并计算无线电高度和大气高度数值,计算时需考虑数据的突变时间以及数据的突变值。
7、大气高度和无线电高度按以下方法进行计算:
8、在数据的突变时间,大气高度数据等于大气高度突变时间的突变值、无线电高度数据等于无线电高度突变时间的突变值;
9、在非突变时间,大气高度数据、无线电高度数据的计算公式如下:
10、公式1:大气高度数据 = 大气高度初始值 + 垂直速度 * (当前时间-开始时间)+ 0.5 * 垂直加速度 *(当前时间-开始时间)2+ 垂直加加速度 * (当前时间-开始时间)3/6;
11、公式2:无线电高度数据 = 大气高度初始值 + 垂直速度 * (当前时间-开始时间) + 0.5 * 垂直加速度 * (当前时间-开始时间)2+ 垂直加加速度 * (当前时间-开始时间)3 /6 + 地形高度值;
12、公式1、公式2中的当前时间是指大气高度数据和无线电高度数据的生成时间,当前时间位于设定的开始时间和结束时间之接,且与开始时间的差值为时间分辨率的整数倍,单位是秒。
13、高度计算模块按照时间分辨率生成每个具体时间的大气高度数据和无线电高度数据,作为文件生成模块的输入。数据生成时,首先获得当前时间与开始时间的差值,它等于时间分辨率的整数倍,然后利用公式1、公式2分别计算大气高度数据和无线电高度数据,计算的结果为分布在开始时间到结束时间直接的、以时间分辨率为间隔的大气高度数据序列以及无线电高度序列。
14、文件生成模块整理数据生成文件,文件内容包括:当前时间、类型、高度值、状态,文件具体格式见表2。
15、表2 文件中的数据格式
16、 数据项 数据标志 说明 当前时间 toa 数据到达或生成的时间,单位:秒;float,4 bytes 数据类型 type 1:表示大气高度数据:2,表示无线电高度数据:2;char, 1 byte 大气高度数据或无线电高度数据的具体的数据值 data 大气电高度数据或无线电高度数据,单位:英尺;float, 4 bytes 数据状态 state 1:正常;2故障;3:非计算;chat, 1 byte
17、生成的数据文件的具体格式,可以是但不限于以下格式:后缀名为dat的二进制文件、后缀名为json的文本格式文件。
18、数据文件生成后,使用大气高度数据和无线电高度数据的航空电子设备读取文件可以获得具体的大气高度数据和无线电高度数据,支持其功能运行。
19、进一步的,文件生成的具体步骤如下:
20、s1:设定场景模拟参数,包括:
21、s11:设定时间参数:开始时间、结束时间、时间分辨率;
22、s12:设定大气高度参数:大气高度值初始值;
23、s13:设定无线电高度参数:无线电高度值初始值、地形高度值;
24、s14:设定突变参数:大气高度突变时间与突变值、无线电高度突变时间与突变值;
25、s15:设定飞机运动参数:垂直速度、垂直加速度、垂直加加速度;
26、s2:按照s1中的设定值,生成按照时间顺序排列的大气高度数据和无线电高度数据,具体方法包括:
27、在数据突变时间,大气高度数据等于大气高度突变时间的突变值、无线电高度数据等于无线电高度突变时间的突变值;
28、在非数突变时间,大气高度数据、无线电高度数据的计算公式如公式1、公式2;
29、s3:生成大气高度数据和无线电高度数据文件。
30、进一步的,本发明公开的技术方案还包括一种飞机大气高度和无线电高度存储介质,用于存储产生的具体大气高度数据和无线电高度数据 ,具体内容包括:当前时间、当前时间对应的大气高度数据和无线电高度数据、数据类型、数据状态;其中,数据类型包括:类型1、类型2,类型1表示当前时间对应的大气高度数据或无线电高度数据产生了数据突变,类型2表示当前时间对应的大气高度数据和无线电高度数据未产生数据突变;数据状态包括:正常数据、故障数据、非计算数据。
31、本发明的技术效果:基于本发明的方法、存储介质,可以解决当前技术在成本、灵活性、效率,不能产生突变数据等方面的不足,提供低成本、灵活便利的无线电高度和大气高度数据动态模拟方法,灵活、便利的生成动态的大气高度数据和无线电高度数据,并生成数据文件,便于携带、传输和使用,不必使用专用硬件或设备,就可满足航空电子设备在科研生产、试验、机上地面测试等各环节中大气高度数据和无线电高度数据的模拟需求,提高航空电子设备研发效率。
1.一种飞机大气高度和无线电高度模拟方法,其特征在于,根据场景模拟参数,生成动态大气高度数据和无线电高度数据,并按数据时间顺序生成数据文件,通过读取和解析数据文件获取动态的大气高度数据和无线电高度数据,用于飞机的大气高度和无线电高度模拟;所述的方法可产生数据突变:在设定的大气高度突变时间,大气高度数据等于设定的大气高度的突变值,在设定的无线电高度突变时间,无线电高度数据等于设定的无线电高度的突变值;所述的方法,设计实现时包括模拟场景输入模块、高度计算模块、文件生成模块;所述的方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤s2的具体方法如下:
3.一种飞机大气高度和无线电高度存储介质,用于存储权利要求1至2任一所述方法产生的数据,其特征在于,所述飞机大气高度和无线电高度存储介质中存储的内容包括:当前时间、当前时间对应的大气高度数据或无线电高度数据、数据类型、数据状态;其中,数据类型包括:类型1、类型2,类型1表示当前时间对应的数据是大气高度数据,类型2表示当前时间对应的数据是无线电高度数据;数据状态包括:正常数据、故障数据、非计算数据。