基于单片机的无人机真空速测量系统设计

nt属性(设置或返回接收缓冲区中等待计算机接收的字符数)，Input属性(从接收缓冲区中读取数据并清空接收缓冲区)。

4 真空速解算方法设计
4．1 线性插值原理
分段低次插值是函数插值方法的一种，将比较复杂的函数f(x)的插值区间[a，b]分成一系列子区间，在每一个子区间[xi，xi+1]上，用一个简单的函数来近似原函数。当每个子区间采用的近似函数为一次函数时，就成为常用的线性插值法。
子区间的线性插值公式为：

h即为插值步长。在计算函数值时，系统采集到x值，然后找到值所在的插值区间[xi，xi+h]及相应函数值[yi，yi+h]，便可根据插值公式计算出y值。
4．2 插值节点计算
由公式(1)看出真空速计算公式比较复杂，如果直接用单片机进行计算，则会占用大量内存资源，从而降低计算速度。因此，在系统允许误差范围内，对原函数采用插值，将复杂函数用一个简单的函数来近似。由于真空速计算式有两个变量，无法直接采用分段线性插值来解算，考虑到实际运算的方便，使用公式(6)来计算真空速值。

则公式(6)中的真空速分为两部分：一部分是只包含动压PD变量的指示空速Vi，另一部分是只含有静压PH变量的气压高度H的函数式H’，通过计算可得1≤H’≤1．289 9。
指示空速Vi和气压高度日的计算公式分别如公式(7)和公式(8)所示。

根据公式(4)，对真空速公式的两部分分别进行处理。
首先对的Vi进行分段线性插值。插值节点个数可由线性插值余项来确定：

本设计中将插值计算的相对误差设为0．5％，则δ=400x0．000 5=0．2 km，，根据公式(9)可得，插值步长为。令h=29，插值节点。因为为整数，所以令，n=266。
真空速公式的第二部分是气压高度H的函数式H’，在此不对H进行插值，而直接对H’进行插值。本设计中将插值计算的相对误差设为0．01％，则δ=1．2899×0．01％=0．012 899≈0.0013。M=max|(H’)”(Ph)|=.513×10-10，根据公式(9)可得，插值步长为。则插值节点n≥。为整数，所以令n=8。
只要通过上述插值算法分别计算出动压相应值和静压相应值，然后相乘即得到实际真空速值。

5 测试结果
表1是高度分别在0 m，1 000 m，3 000 m和5 000 m实时计算出的真空速实际值。从表中看出，实际真空速最大误差均不超过4％，能够满足设计要求。