基于声波传播时间估计的气流速度测量方法

作     者：虞飞 陶建武 钱立林 YU Fei;TAO Jianwu;QIAN Lilin

作者机构：海军航空工程学院控制工程系烟台264001 空军航空大学飞行器控制系长春130022 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2015年第36卷第4期

页      面：1285-1298页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(61172126) 吉林省自然科学基金(20140101073JC)~~ 

主　　题：气流速度测量 声传感器 嵌入式大气数据传感 最大似然估计 克拉美-罗界 信号处理 

摘      要：为实现对亚声速和超声速气流速度的统一测量,提出了一种基于声传感器的新型测量方法。首先,根据声波在亚声速和超声速气流中的传播特性,利用特定的测量装置建立了声波传播时间与气流速度之间的数学模型,从而将气流速度的测量问题转化为声波传播时间的测量问题。然后,在此基础上,利用计时法和最大似然估计(MLE)方法来估计声波传播时间;其中,计时法在实时性上优势明显,而MLE方法则在可靠性上优于前者。最后,分别从阵元位置扰动性、计时误差和克拉美-罗界(CRB)3个方面对所提算法的性能进行了分析与仿真验证。结果表明,该算法能够实现对亚声速和超声速气流速度的精确测量。