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研究生：	王亭介 Wang, Ting-jie
論文名稱：	應用擴展式卡爾曼濾波器於估算積冰事故飛機之氣動力導數 The EKF Approach to Estimate Aerodynamic Derivatives from Icing-Accident FDR
指導教授：	何慶雄 Ho, Ching-shun
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 航空太空工程學系 Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	72
中文關鍵詞：	飛航紀錄器、擴展式卡爾曼濾波器、積冰
外文關鍵詞：	EKF, FDR, Icing
相關次數：	點閱：93 下載：1
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　　美國 NTSB 對飛航事故發生的原因概分為與人相關、與環境相關及與航空器相關三大類。與人相關為駕駛員及其他人員（維修人員、空中管制人員、組織管理人員等）；與環境相關則包括天氣、機場設施、空中交通管制與服務、白天/夜晚，及地形等；與航空器相關則包括系統與裝備、發動機、結構及性能等。
本研究主要是想利用飛航紀錄器所記錄之真實飛航資料進行性能分析。並由擴展式卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter，以下簡稱EKF）估算並移除記錄資料存在於飛航參數之雜訊值（Noise）及偏差量（Bias）。經過此估算過程，估算出沿著飛航軌跡之危害天氣強度、三維風場以及未記錄之飛航資訊，並用以計算氣動力導數，以瞭解飛行積冰對氣動力導數所造成之影響，對其影響因子進行分析。

According to NTSB (National Transportation Safety Board), the causes of flights accident occurrence are divided into three major types: handling-related, environment-related, and the aircraft-related types. For handling-related cause, it may relate to maintain persons, air control persons, organization managers. For environment-related, it may includes the weather, airport device, air traffic control and service, sunlight, or geography etc. for aircraft-related, it may include system, equipment, engine, structure, or overall performance etc.

The research provides an approach to estimate flight performance from real flight data recorded in the flight data recorder (FDR). The approach is with using Extended Kalman Filter (EKF) to reduce the effect of the noise and bias of the recorded flight data. After processing the recorded flight data, the approach will estimate hazardous weather strength, three dimensional winds alone the flight track, and the un-recorded useful parameters, such as aerodynamic parameters. With all these information, the aerodynamic derivatives due to icing effect are estimated. The variations of the derivatives are analyzed.

中文摘要...............................................I
Abstract...............................................II
誌謝...................................................III
目錄...................................................IV
表目錄.................................................VII
圖目錄.................................................VIII
第一章 導論............................................1
1 前言...............................................1
2 研究動機與方法.....................................1
3 文獻回顧...........................................2
4 論文架構...........................................3
第二章 系統介紹與力平衡方程式建立......................4
1 飛航紀錄器（Flight Recorder）......................4
2 座標系統...........................................5
2.1 當地水平坐標系統（Local Level Frame Coordinate）.5
2.2 機身座標系統 （Body Frame Coordinate）...........6
2.3 氣動力座標 (Aerodynamic Coordinate)..............6
3 坐標系統轉換.......................................7
3.1 轉換公式.........................................7
3.2導航方程式........................................8
4 力平衡方程式.......................................8
4.1利用速度與角速度去估算............................8
4.2利用速度與角速度去估算............................11
5擴展式卡爾曼濾波器(Extended Kalman Filter, EKF).....12
6 積冰強度定義.......................................15
第三章 資料處理與分析流程..............................17
1 資料來源與種類.....................................17
1.1航機參數..........................................17
1.2飛航記錄器（FR）記錄參數..........................18
1.3模擬飛行程式......................................20
2 數據分析流程.......................................21
2.1 真實空速估算.....................................21
2.2 磁偏角估算.......................................23
2.3 三維風場估算.....................................24
2.4 攻角資料修正.....................................25
2.5側滑角估算........................................26
2.6 氣動力參數估算方法...............................26
2.7 推力估算.........................................26
2.8 系統動態方程式...................................27
第四章 估算結果之分析..................................29
1 運用擴展式卡爾曼濾波器（EKF）估算飛航資料結果......29
2風速與風向估算之結果................................31
3 溫度估算結果.......................................33
4 積冰強度分析.......................................34
5 升力分析...........................................35
6 阻力分析...........................................39
7 側向力分析.........................................43
8 俯仰力矩分析.......................................44
9 升降舵分析.........................................46
10 副翼分析..........................................47
第五章 結論與建議......................................49
1 結論...............................................49
2 建議...............................................51
參考文獻...............................................70
自述...................................................72
                                    

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校內：立即公開
校外：2008-06-25公開

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