CN104165618A - 一种测量飞行器高度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量飞行器高度的装置及方法，包括气压传感器、仪表放大器、数模转换电路、滤波电路、微处理器以及电源模块；仪表放大器的连接至气压传感器的输出端，滤波电路连接至气压传感器的输出端，气压传感器采集压强随高度的变化信息并输出第一电压；第一电压被仪表放大器放大后再经过滤波电路滤波后输出；数模转换电路将飞行器当前气压平面高度对应的数字电压值转换为基准电压；仪表放大器将第一电压与基准电压之间的差值进行放大后输出第二电压；微处理器对滤波后的第一电压和滤波后的第二电压进行处理后输出飞行器当前高度值。本发明降低了导弹飞控过程高度测量成本，提高了高度测量分辨率和精度，电路简单、功耗低。

Description

一种测量飞行器高度的装置及方法

技术领域

本发明属于飞行器控制技术领域，更具体地，涉及一种测量飞行器高度的装置及方法。

背景技术

高度是弹体飞控过程中所需参考的关键因素之一，导弹高度测量主要用无线电高度表测量，但无线电高度表测量的高度是弹体相对于地表面的高度，而不是相对于标准海平面的高度，且无线电高度表价格昂贵。气压高度计也可用于高度测量，但直接用气压高度计测量高度，由于导弹飞行速度快，数据采样频率高，计算机在采集气压信号时，受到计算周期和模数转换位数限制，信号采集精度精确不到更小的小数位部分，信号分辨率不高，并且短时间内的信号采集，压强变化小，采集的前一时刻和后一时刻信号在数量上变化不大或基本没有变化，从而导致高度测量的精度不太理想。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种测量飞行器高度的装置及方法，旨在解决导弹高度测量装置成本高、气压高度计进行高度测量时精度和分辨率低的问题。

本发明提供了一种测量飞行器高度的装置，包括气压传感器、仪表放大器、数模转换电路、滤波电路、微处理器以及用于给各个模块供电的电源模块；所述仪表放大器的第一输入端连接至所述气压传感器的输出端，所述滤波电路的第一输入端连接至所述气压传感器的输出端，所述滤波电路的第二输入端连接至所述仪表放大器的输出端；所述滤波电路的第一输出端和第二输出端分别与所述微处理器的第一输入端和第二输入端连接；所述微处理器的第一输出端用于输出高度；所述数模转换电路的输入端连接至所述微处理器的第二输出端，所述数模转换电路的输出端连接至所述仪表放大器的第二输入端。

其中，工作时，气压传感器用于采集压强随高度的变化信息并输出第一电压Up；第一电压Up被仪表放大器放大后再经过滤波电路滤波后输出；数模转换电路将飞行器当前气压平面高度对应的数字电压值转换为基准电压Ub；仪表放大器将所述第一电压Up与基准电压Ub之间的差值进行放大后输出第二电压Uk；第二电压Uk经过滤波电路滤波后输出；微处理器对滤波后的第一电压和滤波后的第二电压进行处理后输出飞行器当前高度值。

其中，飞行器当前高度值为(H+dH)； $H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0};$ R为空气气体常数，β为温度垂直变化率，T₀表示标准海平面的温度，g₀表示标准海平面的重力加速度；R＝287.05287m²/(K.s²)，β＝0.0065K/m，g₀＝9.80665m/s²，T₀＝273.16K；p₀＝101.325kPa，p为当前气压值，即当前高度值(H+dH)对应的气压值。

其中，气压传感器采用型号为MPXAZ6115A的MEMS气压传感器。

其中，所述仪表放大器采用型号为AD8231ACPZ-R7的可编程仪表放大器，所述仪表放大器的放大倍数可以根据微处理器的采样位数调整，所述仪表放大器通过对压强小幅度变化量的放大来提高高度测量的分辨率。

本发明还提供了一种基于上述装置测量飞行器高度的方法，包括下述步骤：

(1)实时采集飞行器的压强随高度的变化信息并获得第一电压Up；

(2)将所述第一电压与基准电压之间的差值进行放大后获得第二电压Uk；

(3)根据所述第一电压Up和所述第二电压Uk获得飞行器当前高度值(H+dH)；

其中， $H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0};$ R为空气气体常数，β为温度垂直变化率，T₀表示标准海平面的温度，g₀表示标准海平面的重力加速度；R＝287.05287m²/(K.s²)，β＝0.0065K/m，g₀＝9.80665m/s²，T₀＝273.16K；p₀＝101.325kPa，p为当前气压值，等于第一电压Up对应的气压值与第二电压Uk对应的变化气压值之和。

其中，所述方法还包括下述步骤：当所述第二电压大于预先设定的门限值时，将上一时刻测量的第一电压作为新的基准电压使得下一时刻的第一电压和基准电压的差值减小，并返回至步骤(2)。

本发明采用仪表放大器比较第一电压值和设定基准电压来捕捉微小气压变化量并将其放大后输给微处理器，以此提高高度测量分辨率和精度；高度测量范围不受仪表放大器输出电压范围的限制，因为当仪表放大器的输出即将超出范围时，可由微处理器调整基准电压值(采用上一时刻测量的第一电压值作为新的基准)，从而使仪表放大器的差值减小以满足输出限制，以新设定的基准电压值作为基准和采集的差值电压计算飞行高度，从而有效的调整了高度测量范围；微处理器快速采集气压信号并做数字滤波处理提高采集信号的信噪比，从而提高系统高度测量精度；另外，通常情况下弹体是密封外形，而气压传感器需要与外界空气接触才能感应压强大小，一般都采用空速管，但其成本较高，为降低成本，将气压计安装处的弹体外围打了一圈通孔，这些通孔不影响弹体的气动外形，气压传感器通过弹体的这些小通孔与外界气压相通感知压强变化，从整体上降低了导弹高度测量成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置的原理框图；

图2是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置中电源模块的电路图；

图3是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置中气压传感器的模块示意图；

图4是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置中数模转换电路及仪表放大器的电路图；

图5是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置中微处理器及滤波电路的电路图；

图6是本发明实施例提供的测量飞行器高度的方法实现流程图；

图7是本发明实施例提供的测量飞行器高度的装置用于某飞行器的高度测量曲线与实际弹道曲线对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明可以用于高速飞行器在飞行过程中通过敏感气压变化来测量飞行高度。本发明针对弹体控制系统，为节约成本，克服现有气压高度计测高方法的不足，本发明提供了一种成本低、分辨率高及测量精度高的基于气压高度计测量高度的装置及方法。本发明中采用仪表放大器捕捉短时间内的微小气压变化量并将其放大，以此提高高度测量分辨率和精度；高度测量范围不受仪表放大器输出电压范围的限制，因为当仪表放大器的输出即将超出范围时可由微处理器调整基准电压值，使仪表放大器的差值减小以满足输出限制，以新设定的基准电压值作为基准和采集的差值电压计算飞行高度，从而有效的调整了高度测量范围；微处理器快速采集气压信号并做数字滤波处理提高采集信号的信噪比，从而提高系统高度测量精度；另外，通常情况下弹体是密封外形，而气压传感器需要与外界空气接触才能感应压强大小，一般都采用空速管，但其成本较高，为降低成本，将气压计安装处的弹体外围打了一圈通孔，这些通孔不影响弹体的气动外形，气压传感器通过弹体的这些小通孔与外界气压相通感知压强变化，从整体上降低了导弹高度测量成本。

本发明实施例提供的一种基于气压高度计测量高度的装置包括电源模块1、气压传感器2、仪表放大器3、数模转换电路4、滤波电路5和微处理器6，如图1所示。电源模块1的作用是对控制系统上的已有电源进行降压转换，为高度测量装置各个模块提供+5V工作电源，气压传感器2用于感知压强随高度的变化，仪表放大器3相当于一个运算放大器，通过计算当前压强与初始压强的差值获得气压变化量，并对短时间内的气压变化量进行放大，数模转换电路4的作用是将输入的数字信号转换为模拟信号，滤波电路5的作用是对模拟信号进行滤波，微处理器6相当于一个小型计算机，处理采集的信号和高速运算，同时兼具输出时序和数字信号的作用。电源模块1为其它各模块供电，输出电压端与其它模块相连；气压传感器2的输出端同时连接仪表放大器3的输入和滤波电路5的输入端；仪表放大器3的输出与滤波电路5输入端相连；滤波电路5的两个输出端连接到微处理器6的两个输入端口；微处理器6的输出端口与数模转换电路4的输入向量；数模转换电路4的输出与仪表放大器3的输入端口相连。各个模块依次电连接，在微处理器6启动测量后，微处理器6首次计算一次当前气压平面高度对应的基准电压值Ub，将其作为数字输出给数模转换电路4，仪表放大器3同时接受气压传感器输出Up和数模转换电路输出Ub，计算二者电压差值并放大得到Uk，微处理器同时采集模拟滤波后的气压传感器2测量值Up和仪表放大器3输出值Uk，微处理器在内部对采集的信号进行转换、滤波、对比和数学运算，最终计算当前高度值。

电源模块1可以采用芯片DQR10-24S5IA1及外围电路来实现，电源模块电路将弹上的直流电源降压后得到+5V电源，给气压传感器2、仪表放大器3、数模转换电路4、滤波电路5及微处理器6供电，为避免模拟电源和数字电源之间的影响，电源模块1中采用了隔离电路。

气压传感器可以采用Freescale公司的MEMS气压传感器MPXAZ6115A。该气压传感器是单片集成硅压力传感器，采用了微机械加工、激光修正和薄膜电镀工艺，内部集成了温度补偿和增益放大电路，具有防潮功能，以及高温下保持高精度特点，在0°到80°的范围内测量误差不超过1.5％，温度补偿范围为-40°到80°。该传感器芯片包含8个管脚，其中1，5，6，7和8管脚是内部相连的，不与外部电路或地相连接，管脚2和3是工作电源与电源地，管脚4是输出端。气压传感器的测量温度是以C°为单位，压力以kPa为单位，测量的气压数据为P，气压测量范围为11～115kPa，在0～11Km的海拔范围内，以国际标准海平面大气参数为基准(p₀＝101.325kPa)，对应高度为0，高度升高时，气压降低，对应高度与气压的转换公式为：

$H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0};$

R＝287.05287m²/(K·s²)，β＝0.0065K/m；

g₀＝9.80665m/s²，T₀＝273.16K；

其中，R表示空气气体常数，β为温度垂直变化率，T₀表示标准海平面的温度，g₀表示标准海平面的重力加速度。压力误差在15kPa～115kPa的范围内是±1.5kPa，温度误差分为三个阶段进行补偿。气压传感器的灵敏度为45.9mV/kPa。

仪表放大器3可以采用可编程仪表放大器AD8231ACPZ-R7，仪表放大器3的作用是捕获短时间内的气压变化量并将其放大便于微处理器6的采集。仪表放大器的增益大小通过A0、A1、A2、四个管脚的逻辑电平来设定，增益设定范围是1到32，增益大小的设置决定测量分辨率和精度的大小以及测量的范围，增益设置的越大，测量分辨率越高，但会减小测量范围，因为输出电压大小不可能大于供电电源大小值，所以设置增益时要综合考虑分辨率和仪表测量范围。

微处理器可以采用ATmega32L芯片，ATmega32L是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位微控制器。处理器数据处理速率最高为8MHZ，工作电源为2.7V～5.5V，电源模块提供+5V作为其工作电压。ATmega32L芯片包含8通道ADC转换模块、比较器、定时器及外部中断器。ATmega32L芯片的ADC为10位ADC转换器，通过ADC通道同时采集气压高度计的当前气压数据和气压变化数据，对采集的气压数据做模数转换，然后通过电压与气压之间、气压与高度之间的换算公式，计算弹体高度数据。

滤波电路5是对气压传感器输出和仪表放大器输出的信号做低通滤波处理，为确保精度，滤波电路分两块，在模拟电路中采用一般的阻容低通滤波方法，另外，在微处理器中再次对信号进行数字滤波处理，采用的是切比雪夫低通滤波器，它可以将外界噪声做最大限度的衰减，剔除无用信号，提高信噪比，提高计算精度。

数模转换电路4主要采用的是AD5660CRM数模转换芯片，它是一款低功耗、单通道、缓冲电压输出数模转换器。数模转换电路4与微处理器6和仪表放大器3相连，对微处理器输出的数字信号进行数模转换，将转换后的信号送给仪表放大器3。

本基于气压高度计的高度测量装置对应电路及各个引脚连接关系说明如下：电源模块1用到的引脚有：VIN+、VIN-、VOUT+、VOUT-；气压传感器2的引脚有VOUT、VS、GND；仪表放大器3的引脚有INA+、INA-、OUTA、REF、 A0、A1、A2、VS+、VS-；数模转换器所用到的引脚为VOUT、VFB、DIN、SCLK、、VDD、GND；微处理器模块所用到的引脚有PA0、PA1、PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、AREF、AVCC、AGND、GND。其中，气压传感器2的VOUT与仪表放大器3的INA+相连，数模转换器4的VOUT与仪表放大器3的INA-相连，仪表放大器3的OUTA经过滤波电路后与微处理器6的PA1连接，气压传感器2的VOUT经过滤波电路后与微处理器6的PA0连接，微处理器6的PB2、PB3、PB4分别与数模转换电路4的DIN、SCLK、相连，微处理器6的GND与电源+5V对应的地GND相连；电源模块1的输出端AVCC、AGND分别与气压传感器2的Vs、GND，仪表放大器3的Vs+、Vs-，数模转换器4的VDD、GND，以及微处理器6的AREF、AGND这些端口相连；电源模块1的输出端VCC、GND分别与微处理器6的AVCC和端口GND相连。

本发明的优点和有益效果：本基于气压高度计的高度测量装置及方法为弹体飞控过程中高度测量提供了一种成本低、功耗小、精度高、分辨率高的测量方法。其中，仪表放大器通过测量短时间内的微小气压变化量，并对小量信号进行放大易于微处理器采集和模数转换计算，从而提高了信号测量分辨率；其高度测量范围不受仪表放大器输出电压范围的限制，因为当仪表放大器的输出即将超出范围时可由微处理器调整基准电压值，使仪表放大器的差值减小以满足输出限制，再以新设定的基准电压值作为基准和采集的差值电压计算飞行高度，从而有效的调整了高度测量范围；气压信号采集前的模拟滤波电路和微处理器内部的数字滤波电路提高了信号信噪比，从整体上提高了测量精度；各个模块电路的芯片均为低功耗芯片，整个电路总功率不超过40mW；另外，气压高度计通过安装处的弹体外壳通孔感应压强变化而无需昂贵的空速管来感应气压，并且整个高度测量电路简单易实现，从而降低了整体研发成本；电路供电电源为+5V，易于从弹上系统电源通过降压电路获取，电路简单，功耗低，实现容易。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

图1为本发明气压高度计高度测量装置及方法的原理结构框图。基于气压高度计的高度测量装置包括电源模块1、气压传感器2、仪表放大器3、数模转换电路4、滤波电路5、微处理器6；电源模块1、气压传感器2、仪表放大器3、数模转换电路4、滤波电路5、微处理器6依次通过信号线进行电连接。

图2所示，电源模块为直流电压转换模块，因为本发明应用在某型号弹上获取弹体的飞行高度，可直接利用弹上已有的27V直流源，所以电源模块采用了一个直流电压转换模块，对弹上的直流源进行降压，转换为各个模块所需要的电源，并且隔离了数字基准电压VCC和模拟基准电压AVCC，VCC和AVCC的大小均为+5V。

图3是气压传感器模块电路图，气压传感器模块采集弹体当前高度下的气压信号，通常情况下，弹体是密封外形，而气压传感器需要与外界空气接触才能感应压强大小，一般都采用空速管，但其成本较高，为降低成本，将气压计安装处的弹体周围打了一圈通孔，这些通孔不影响弹体的气动外形，气压传感器通过弹体的一些小通孔与外界气压相通感知压强变化，气压传感器的输出信号PRES与仪表放大器的输入端相连，同时经过模拟滤波电路与微处理器的输入端口相连。

图4是数模转换器和仪表放大器电路连接图。数模转换器的输入端连接微处理器的PB2口，对输入的数字信号做D/A转换后送给仪表放大器。仪表放大器有两路输入信号，一路是气压传感器的输出PRES，一路是数模转换器的输出，仪表放大器将输入的这两路信号作差并放大得到差压放大信号PRES1，仪表放大器倍数为K(本实例K＝8)，仪表放大器的输出经过滤波电路后与微处理器的输入端口相连接。

图5为微处理器及滤波电路。模拟电路中的滤波单元分别与气压传感器的输出端及仪表放大器的输出端相连，分别对气压传感器的输出信号PRES和仪表放大器的输出PRES1进行滤波，采用的是低通滤波，然后将滤波后的两路信号送给微处理器的A/D采集口。在微处理器内部，本实施例提供了数字滤波器，均采用切比雪夫I型低通滤波器分别对气压计测量信号和气压差值信号进行数字滤波，根据采样信号的低通频率特性，滤波器的通带边界频率设置为50HZ，阻带边界频率为200HZ，通带最大衰减系数为1dB，阻带最大衰减系数为8dB，经过切比雪夫I型滤波器最终得到的滤波器传递函数为： $H\left(z\right)=0.23\frac{(1+z^{-1})}{(1-{0.52z}^{-1})}.$

采样信号x(n)经过H(z)滤波后的信号为U(n)，U(n)的计算表达式为：

U(n)＝0.23·x(n)+0.23·x(n-1)+0.52·U(n-1)

上述采样信号x(n)分别指气压传感器的输出信号PRES和仪表放大器的输出信号PRES1，滤波后的信号相对之前更加平滑，信噪比高，可提高高度测量精度。

图6是微处理器芯片的结构图，微处理器通过A/D采集口获取基准气压数据和相对变化气压数据，经过上述滤波处理后，得到高信噪比的气压信号U(n)，然后通过电压和高度之间的转换关系来计算高度信息。气压传感器感应的压强是以电压形式输出，压强P与电压V换算关系和压强p与高度H之间的换算关系为：

V_out＝V_s·(0.009·p-0.095)±error

$H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0}$

其中，上述公式中参数在前面已有介绍，而error参数是根据气压传感器的产品说明书中提到的误差补偿参数，详细的解释可以参考产品说明书。下面主要介绍测量电压与高度之间的换算关系，通过基准电压信号换算出初始高度值，然后通过仪表放大器的输出电压换算出相对气压变化量和相对高度值，初始高度H加相对高度值dH得到弹体当前的高度。需要说明的是，初始高度H并不是一个定值，为了保证仪表放大器的测量范围能有效使用，在本例中，仪表放大器增益设置为8的情况下，初始高度值在气压每变化13.6kPa(即高度变化1072m)时需重新设定，因为这个时候气压变化量对应的输出电压即将会超出仪表放大器测量范围，设置方法为将前一时刻的高度输出值作为新的初始值，同时换算出对应的基准电压Ub，输出给仪表放大器，做新一轮的比较运算，继续测量相对气压变化量，以计算高度信息。

本发明的整个工作流程描述如下：

整个测高系统在弹上系统上电后，电源模块通过降压模块将转换后的电压供电给各个模块，微处理器初始化后，将采集气压传感器2输出的电压信号，经过滤波和换算，计算出当前弹体对应的高度值，然后将此值作为初始高度值，并将对应的基准电压信号通过微处理器6的PB口给数模转换电路4，D/A模块转换后送给仪表放大器，导弹在飞行时，高度发生变化，气压也随之变化，气压传感器感知气压变化，实时输出当前气压信号给仪表放大器，仪表放大器比较当前气压信号Up和基准气压值Ub，计算出气压变化量对应的电压信号Uk，并经过放大后输出给滤波电路，微处理器同时接受滤波后的气压传感器输出信号和仪表放大器处理后的信号，然后在内部经过AD采样后，判断采集的气压变化量Uk是否将超出仪表放大器的测量范围，没有超出范围时，先对采样信号进行数字滤波，然后用对应的气压和高度的转换关系程序处理，计算当前弹体的飞行高度；若超出范围，则立即改变基准电压值输出Ub，将前一时刻的气压传感器输出设置为基准电压值，重新采集仪表放大器输出并重新判断和计算，如此重复上述步骤，不断的更新导弹或飞行器高度值。

在本发明实施例中，当仪表放大器的输出即将超出范围时，通过微处理器判断第二电压值是否接近仪表放大器的供电电压最大值，根据气压传感器灵敏度和仪表放大器输出最大值要求可预先设定判断门限值(本例为4.8V)，当第二电压值超过这个值时则调整基准电压，调整方法是将上一时刻测量的第一电压值作为基准电压，使得下一时刻的第一电压值和基准电压值的差值减小以满足输出范围要求，以新设定的基准电压值作为基准和采集的第二电压值计算飞行高度。

作为本发明的一个实施例，预先设定的门限值具体可以根据以下原则进行设定：已知气压传感器的灵敏度为m(v/Pa)，该值在气压传感器的产品说明书中有所说明，根据气压传感器输出第一电压值Up，则Up与m成正比，基准电压值为Ub，仪表放大器的放大倍数为k，那么根据仪表放大器输出不超过其供电电压+5V的原则，要求k.(Up-Ub)≤5v，那么k.(Up-Ub)即是我们需要设定的门限值，所以该门限值设定既不能超过5v，同时又跟仪表放大器的放大倍数k、基准电压值Ub、气压传感器的灵敏度m有关。

图6为某基准值下的高度测量曲线与实际弹道曲线图，显示了本发明实例的实用效果，由于气压传感器在初始状态有一些不稳定因素，导致测量的当地地面高度值有稍许不同，但是经过切比雪夫滤波器后，得到的初始高度对应的基准电压值为4.0038V，以此值作为基准电压值来计算高度变化后的相对气压变化量，然后求高度信息。最后对比基于气压高度计的高度测量装置测量得到的高度曲线与实际弹道曲线，发现二者相近，尤其是弹体下滑段的测量误差相对较小，验证了本发明的有效性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测量飞行器高度的装置，其特征在于，包括气压传感器(2)、仪表放大器(3)、数模转换电路(4)、滤波电路(5)、微处理器(6)以及用于给各个模块供电的电源模块(1)；

所述仪表放大器(3)的第一输入端连接至所述气压传感器(2)的输出端，所述滤波电路(5)的第一输入端连接至所述气压传感器(2)的输出端，所述滤波电路(5)的第二输入端连接至所述仪表放大器(3)的输出端；所述滤波电路(5)的第一输出端和第二输出端分别与所述微处理器(6)的第一输入端和第二输入端连接；所述微处理器(6)的第一输出端用于输出高度；所述数模转换电路(4)的输入端连接至所述微处理器(6)的第二输出端，所述数模转换电路(4)的输出端连接至所述仪表放大器(3)的第二输入端。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，工作时，所述气压传感器(2)用于采集压强随高度的变化信息并输出第一电压Up；所述第一电压Up被仪表放大器(3)放大后再经过滤波电路(5)滤波后输出；所述数模转换电路(4)将飞行器当前气压平面高度对应的数字电压值转换为基准电压Ub；所述仪表放大器(3)将所述第一电压Up与所述基准电压Ub之间的差值进行放大后输出第二电压Uk；所述第二电压Uk经过滤波电路(5)滤波后输出；所述微处理器(6)对滤波后的第一电压和滤波后的第二电压进行处理后输出飞行器当前高度值。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述飞行器当前高度值为(H+dH)；其中， $H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0};$ R为空气气体常数，β为温度垂直变化率，T₀表示标准海平面的温度，g₀表示标准海平面的重力加速度；R＝287.05287m²/(K·s²)，β＝0.0065K/m，g₀＝9.80665m/s²，T₀＝273.16K；p₀＝101.325kPa，p为当前气压值，即当前高度值(H+dH)对应的气压值。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气压传感器(2)采用型号为MPXAZ6115A的MEMS气压传感器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述仪表放大器(3)采用型号为AD8231ACPZ-R7的可编程仪表放大器，所述仪表放大器(3)的放大倍数可以根据微处理器(6)的采样位数调整，所述仪表放大器(3)通过对压强小幅度变化量的放大来提高高度测量的分辨率。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的装置测量飞行器高度的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)实时采集飞行器的压强随高度的变化信息并获得第一电压Up；

(2)将所述第一电压与基准电压之间的差值进行放大后获得第二电压Uk；

(3)根据所述第一电压Up和所述第二电压Uk获得飞行器当前高度值(H+dH)；

其中， $H=\frac{T_0}{\mathrm{\β}}[{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{\frac{-\mathrm{\β}\·R}{g_0}}-1],$ $\mathrm{dH}=-78.9{\left(\frac{p}{p_0}\right)}^{-1-\mathrm{\β}\·R/g_0};$ R为空气气体常数，β为温度垂直变化率，T₀表示标准海平面的温度，g₀表示标准海平面的重力加速度；R＝287.05287m²/(K.s²)，β＝0.0065K/m，g₀＝9.80665m/s²，p₀＝101.325kPa，T₀＝273.16K；p为当前气压值，等于第一电压Up对应的气压值与第二电压Uk对应的变化气压值之和。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

当所述第二电压大于预先设定的门限值时，将上一时刻测量的第一电压作为新的基准电压使得下一时刻的第一电压和基准电压的差值减小，并返回至步骤(2)。