CN102023000A - 无人直升机气压高度计和gps融合测高方法 - Google Patents

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Abstract

无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法属于无人机飞行控制技术领域，其特征在于，含有：气压高度计，GPS(Global Positioning System)全球定位系统和飞行控制计算机，其中，气压高度计和GPS组成余度测高系统，飞行控制计算机经融合气压高度计和GPS的高度测量值后，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中：当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度值没有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度值和气压高度值的均值作为飞行高度值。本发明通过融合气压高度计和GPS的高度测量值，不仅提高了高度测量的可靠性和准确性，还可避免单独使用气压高度计易受阵风的影响，以及单独使用GPS易受周围环境的影响。

Description

无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法
技术领域
本发明是用于测量无人直升机飞行高度的方法，能够通过融合气压高度计和GPS的测量值，准确可靠地测量无人直升机的飞行高度。主要应用在航空航天、无人机等技术领域。
背景技术
无人直升机的飞行高度测量方法通常有五种，即分别使用气压高度计、GPS、激光测距仪、超声波测距仪和雷达测距仪测量飞行高度。
气压高度计测量范围大，但易受天气变化和阵风影响而造成高度测量不准；
GPS高度测量范围大，但易受周围建筑物和树丛的遮挡而失效。因此，无人直升机在建筑物和树丛中起飞时，会因GPS失效而无法测量飞行高度。此外，GPS受美国军方控制，在特殊时期亦会失效；
激光测距仪测量范围稍小，重量大，易受天气影响，不适于无人直升机搭载；
超声波高度计测量范围在10m以下，不适于高空测量；
雷达测距仪测量范围大，但重量大，不适合小型无人直升机搭载；
因此，传统的无人直升机高度测量方式多采用气压高度计或者GPS分别测量飞行高度。由于以上提到的原因，上述两种测量方式均有一定程度的弊端，使用范围有限。
本发明同时采用气压高度计和GPS测量高度，其优点如下：首先，通过融合气压高度计和GPS的高度测量值，使气压高度计不受周围环境限制和GPS不受阵风影响的优点得到互补；其次，利用气压高度计和GPS组成余度测高系统，提高了飞行高度测量的可靠性和准确性；再次，由于高度测量的准确性对低空飞行的无人直升机至关重要，因此本发明还提高了无人直升机系统的安全性；最后，由于气压高度计和GPS的重量轻，因此本发明非常适用于无人直升机，尤其是小型无人直升机使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确、可靠地测量无人直升机飞行高度的方法。
本发明的特征在于，含有：气压高度计，GPS全球定位系统和飞行控制计算机，其中，同时采用气压高度计和GPS测量飞行高度，将气压高度计和GPS组成余度测高系统，飞行控制计算机融合气压高度计和GPS的高度测量值，得到无人直升机的有效飞行高度值。
当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度值没有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度值和气压高度值的均值作为高度值。
本发明同时采用气压高度计和GPS测量高度，其优点如下：首先，通过融合气压高度计和GPS的高度测量值，使气压高度计不受周围环境限制以及GPS不受阵风影响的优点得到互补；其次，利用气压高度计和GPS组成余度测高系统，提高了飞行高度测量的可靠性和准确性；再次，由于飞行高度测量的准确性对低空飞行的无人直升机至关重要，因此本发明还提高了无人直升机系统的安全性；最后，由于气压高度计和GPS的重量轻，因此本发明非常适用于无人直升机，尤其是小型无人直升机使用。
附图说明
图1是无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法的示意图。图1中无人直升机的飞行控制计算机根据气压高度计和GPS测量的飞行高度值，经融合计算后得到无人直升机的飞行高度值。
具体实施方式
无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法由气压高度计，GPS全球定位系统和飞行控制计算机组成。
飞行控制计算机根据以下不同情况，融合气压高度计和GPS的高度测量值，作为直升机的飞行高度h。
情况一，当无人直升机在建筑物和树丛中起飞时，GPS会失效而无法测量高度hGPS。因此当GPS失效时，采用气压高度hbm作为直升机的飞行高度值h。
情况二，当天气骤变或阵风吹过无人直升机时，会导致气压突变。此时气压高度计的测量值hbm亦会发生突变，而实际上直升机的飞行高度h可能并未变化。因此，当气压高度值hbm发生突变时，以GPS高度值hGPS作为直升机的飞行高度值h。
情况三，直升机飞行高度h发生变化时，气压高度值hbm和GPS高度值会同步变化。因此，当气压高度值hbm和GPS高度值hGPS同步变化时，以气压高度值hbm和GPS高度值hGPS的均值作为直升机的飞行高度值h。
综合以上三种情况，无人直升机飞行高度h的计算公式为：

Claims (1)

1.无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法，其特征在于，含有：气压高度计，GPS(Global Positioning System)全球定位系统和飞行控制计算机，其中，同时采用气压高度计和GPS测量飞行高度，将气压高度计和GPS组成余度测高系统，飞行控制计算机融合气压高度计和GPS的高度测量值，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中：
当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度值没有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度值和气压高度值的均值作为飞行高度值，无人直升机飞行高度h的计算公式为：
Figure FSA00000298524900011
式中，h为无人直升机飞行高度值，hbm为气压高度值，hGPS为GPS高度值。
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