(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210670549.6 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 盐城工学院 地址 224000 江苏省盐城市亭湖区希望大 道中路1号 申请人 江苏清盐智能科技有限公司 (72)发明人 段誉　孙磊　张军　 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G05B 19/042(2006.01) (54)发明名称 一种基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型 机载系统的设计 (57)摘要 一种基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型 机载系统的设计， 机载系统包括传感器模块和数 字信号处理模块。 其特征在于传感器模块采用数 字式MEMS传感器， 包括静压传感器和动压传感 器； 数字信号处理模块， 采用32位浮点DSP处理 器， 通过控制时序信号， 接收数字式传感器的静 压数据、 全压 数据和温度数据， 对静压数据、 全压 数据和温度数据进行数据计算与处理。 其中， 数 字式MEMS传感器通过电源单独控电， 增加了大气 数据机载系统的抗干扰能力； 数据处理采用卡尔 曼滤波算法， 剔除由于不确定性导致的异常数 据， 最终实现数据稳定、 实时传输。 基于DSP及 MEMS传感技术大气数据微型机载系统可以满足 新一代无人机系统重量轻、 体积小、 集成度高等 技术特点。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115112170 A 2022.09.27 CN 115112170 A 1.一种基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型机载系统的设计， 主要包括数字式MEMS 传感器模块、 数字信号处理模块。 其特征在于采用数字式MEMS传感器， 包括静压传感器和 动 压传感， 数字式气压传感器内部分别有一个气压传感器、 一个AD转换器和一个数字通信接 口。 传感器先将气 压这一非电量转化成为一个模拟电量， 在 串口通信模块的控制下， 两个AD 转换器分别输出静压数字信号和全压数字信号， 静压数字信号和全压数字信号经过模拟信 号调节和A/D转换后， 得到静压数据和全压数据； 所述数字信号处理模块， 采用32位浮点型 DSP， 实现复杂的控制算法。 通过控制时序信号， 接收数字式传感器的静压数据、 全压数据和 温度数据， 对静压数据、 全压数据和温度数据进行数据计算与处理。 基于DSP及MEMS传感技 术大气数据微型机载系统可以满足新一代无人机系统重量轻、 体积小、 集成度高等技术特 点。 2.根据权利要求1， 所述大气数据微型机载系统， 其特征是所述的数字信号处理模块通 过RS232接口与飞控计算机进行实时通信。 其中数字信号处理器采用高速全双工同步串行 输出， 采用主/从操作实现多设备通信。 数字式输出气 压传感器和数字信号处理模块通过两 个高速同步的串行输入/输出进 行通信。 数字信号处理器通过指定信号来启动数据传输， 在 数字信号处理器接收到实时数据后， 根据温度补偿、 压力 补偿、 高度空速计算等计算大气数 据。 3.根据权利要求1， 所述数据处理采用卡尔曼滤波算法设计， 数字信号处理模块采用卡 尔曼滤波算法预测出气压高度、 空速、 空速变化率。 通过数字式MEMS传感器返回的大气静 压、 动压值、 温度值进行估算， 将估算数据与传感器数据进行对比， 剔除由于不确定性导致 的异常数据， 最终 实现数据稳定、 实时传输 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115112170 A 2一种基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型机 载系统的设计 所属技术领域 [0001]本发明属于航空电子领域， 更具体的说是涉及一种微型大气数据机载系统的设 计。 背景技术 [0002]无在航空电子技术领域， 大气数据机载系统是实现大气参数测量、 解算的航电系 统。 利用传感器测量无人机周围原始大气参数， 如静压、 动压和温度等， 通过计算机的解算 与校正， 输出飞行器显示系统所需的关键参数高度、 空速等。 [0003]传统的大气数据计算机仪器如空速指示器、 真空速指示盒、 马赫数指示器及垂直 速度指示器等这些气动式大气数据仪表或者机械式的仪表器， 大多是依靠空气动力直接去 驱动仪表指示器， 具有 结构简单， 可靠性高等优点， 且经过多年的发展， 经过温度补偿， 机械 误差补偿等技术已经具有很可靠的性能和精度， 但由于这些仪表设备测 量原理和特性， 这 些仪表设备 具有体积过 大， 重量大， 不便 于安装维护等， 对于无 人机来说不 适于采用。 [0004]根据对市场的调研发现， 我国目前国内使用的大气数据计算机普遍体积较大， 并 且具有精度低， 误差大， 数据处 理时间较长等 缺点。 发明内容 [0005]本发明的目的在于克服国内现有技术 的缺陷， 提出一种基于DSP及MEMS传感技术 大气数据微型机载系统的设计与研究。 [0006]本技术发明通过如下技 术方案予以实现： [0007]提供一种基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型机载系统， 主要包括数字式MEMS 传感器模块、 数字信号处理模块。 其特征在于采用数字式MEMS传感器， 包括静压传感器和 动 压传感， 数字式气压传感器内部分别有一个气压传感器、 一个AD转换器和一个数字通信接 口。 传感器先将气 压这一非电量转化成为一个模拟电量， 在 串口通信模块的控制下， 两个AD 转换器分别输出静压数字信号和全压数字信号， 静压数字信号和全压数字信号经过模拟信 号调节和A/D转换后， 得到 静压数据和全压数据； 所述数字信号处理模块， 采用DSP通过控制 时序信号， 接收数字式传感器的静压数据、 全压数据和温度数据， 对静压数据、 全压数据和 温度数据进行数据计算与处理。 基于DSP及MEMS传感技术大气数据微型机载系统可以满足 新一代无人机系统重量轻、 体积小、 集成度高等 技术特点。 [0008]所述大气数据微型机载系统， 其特征是数字信号处理模块通过RS232接口与飞控 计算机进 行实时通信。 其中数字信号处理器采用高速全双工同步串 行输出， 主/从操作实现 多设备通信。 数字式输出气压传感器和数字信号处理模块通过两个高速同步的串行输入/ 输出进行通信。 数字信号处理器通过指定信号来启动数据传输， 在数字信号处理器接 收到 实时数据后， 根据温度补偿、 压力补偿、 高度空速计算 等计算大气数据。 [0009]所述数据处理采用卡尔曼滤波算法设计， 数字信号处理模块采用卡尔曼滤波算法 预测出气 压高度、 空速、 空速变化率。 通过数字式MEMS传感器返回的大气静压、 动压值、 温度说　明　书 1/4 页 3 CN 115112170 A 3