專利名稱：無(wú)人直升機(jī)氣壓高度計(jì)和gps融合測(cè)高方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于測(cè)量無(wú)人直升機(jī)飛行高度的方法，能夠通過(guò)融合氣壓高度計(jì)和 GPS的測(cè)量值，準(zhǔn)確可靠地測(cè)量無(wú)人直升機(jī)的飛行高度。主要應(yīng)用在航空航天、無(wú)人機(jī) 等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)人直升機(jī)的飛行高度測(cè)量方法通常有五種，即分別使用氣壓高度計(jì)、GPS、 激光測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀和雷達(dá)測(cè)距儀測(cè)量飛行高度。氣壓高度計(jì)測(cè)量范圍大，但易受天氣變化和陣風(fēng)影響而造成高度測(cè)量不準(zhǔn)；GPS高度測(cè)量范圍大，但易受周?chē)ㄖ锖蜆?shù)叢的遮擋而失效。因此，無(wú)人直 升機(jī)在建筑物和樹(shù)叢中起飛時(shí)，會(huì)因GPS失效而無(wú)法測(cè)量飛行高度。此外，GPS受美國(guó) 軍方控制，在特殊時(shí)期亦會(huì)失效；激光測(cè)距儀測(cè)量范圍稍小，重量大，易受天氣影響，不適于無(wú)人直升機(jī)搭載；超聲波高度計(jì)測(cè)量范圍在IOm以下，不適于高空測(cè)量；雷達(dá)測(cè)距儀測(cè)量范圍大，但重量大，不適合小型無(wú)人直升機(jī)搭載；因此，傳統(tǒng)的無(wú)人直升機(jī)高度測(cè)量方式多采用氣壓高度計(jì)或者GPS分別測(cè)量飛 行高度。由于以上提到的原因，上述兩種測(cè)量方式均有一定程度的弊端，使用范圍有 限。本發(fā)明同時(shí)采用氣壓高度計(jì)和GPS測(cè)量高度，其優(yōu)點(diǎn)如下首先，通過(guò)融合氣 壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，使氣壓高度計(jì)不受周?chē)h(huán)境限制和GPS不受陣風(fēng)影響的 優(yōu)點(diǎn)得到互補(bǔ)；其次，利用氣壓高度計(jì)和GPS組成余度測(cè)高系統(tǒng)，提高了飛行高度測(cè)量 的可靠性和準(zhǔn)確性；再次，由于高度測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)低空飛行的無(wú)人直升機(jī)至關(guān)重要， 因此本發(fā)明還提高了無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的安全性；最后，由于氣壓高度計(jì)和GPS的重量 輕，因此本發(fā)明非常適用于無(wú)人直升機(jī)，尤其是小型無(wú)人直升機(jī)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確、可靠地測(cè)量無(wú)人直升機(jī)飛行高度的方法。本發(fā)明的特征在于，含有氣壓高度計(jì)，GPS全球定位系統(tǒng)和飛行控制計(jì)算 機(jī)，其中，同時(shí)采用氣壓高度計(jì)和GPS測(cè)量飛行高度，將氣壓高度計(jì)和GPS組成余度測(cè) 高系統(tǒng)，飛行控制計(jì)算機(jī)融合氣壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，得到無(wú)人直升機(jī)的有效 飛行高度值。當(dāng)GPS失效時(shí)，采用氣壓高度計(jì)的高度值；當(dāng)氣壓高度值發(fā)生突變而GPS高度 值沒(méi)有變化時(shí)，采用GPS高度值；當(dāng)氣壓高度值和GPS高度值同步變化時(shí)，以GPS高度 值和氣壓高度值的均值作為高度值。本發(fā)明同時(shí)采用氣壓高度計(jì)和GPS測(cè)量高度，其優(yōu)點(diǎn)如下首先，通過(guò)融合氣 壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，使氣壓高度計(jì)不受周?chē)h(huán)境限制以及GPS不受陣風(fēng)影響的優(yōu)點(diǎn)得到互補(bǔ)；其次，利用氣壓高度計(jì)和GPS組成余度測(cè)高系統(tǒng)，提高了飛行高度測(cè) 量的可靠性和準(zhǔn)確性；再次，由于飛行高度測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)低空飛行的無(wú)人直升機(jī)至關(guān) 重要，因此本發(fā)明還提高了無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的安全性；最后，由于氣壓高度計(jì)和GPS的 重量輕，因此本發(fā)明非常適用于無(wú)人直升機(jī)，尤其是小型無(wú)人直升機(jī)使用。


圖1是無(wú)人直升機(jī)氣壓高度計(jì)和GPS融合測(cè)高方法的示意圖。圖1中無(wú)人直升 機(jī)的飛行控制計(jì)算機(jī)根據(jù)氣壓高度計(jì)和GPS測(cè)量的飛行高度值，經(jīng)融合計(jì)算后得到無(wú)人 直升機(jī)的飛行高度值。
具體實(shí)施例方式無(wú)人直升機(jī)氣壓高度計(jì)和GPS融合測(cè)高方法由氣壓高度計(jì)，GPS全球定位系統(tǒng) 和飛行控制計(jì)算機(jī)組成。飛行控制計(jì)算機(jī)根據(jù)以下不同情況，融合氣壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，作 為直升機(jī)的飛行高度h。情況一，當(dāng)無(wú)人直升機(jī)在建筑物和樹(shù)叢中起飛時(shí)，GPS會(huì)失效而無(wú)法測(cè)量高度 hePS。因此當(dāng)GPS失效時(shí)，采用氣壓高度hbm作為直升機(jī)的飛行高度值h。情況二，當(dāng)天氣驟變或陣風(fēng)吹過(guò)無(wú)人直升機(jī)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣壓突變。此時(shí)氣壓高 度計(jì)的測(cè)量值hbm亦會(huì)發(fā)生突變，而實(shí)際上直升機(jī)的飛行高度h可能并未變化。因此，當(dāng) 氣壓高度值hbm發(fā)生突變時(shí)，以GPS高度值hePS作為直升機(jī)的飛行高度值h。情況三，直升機(jī)飛行高度h發(fā)生變化時(shí)，氣壓高度值hbm和GPS高度值會(huì)同步變 化。因此，當(dāng)氣壓高度值hbm和GPS高度值hePS同步變化時(shí)，以氣壓高度值hbm和GPS 高度值hePS的均值作為直升機(jī)的飛行高度值h。綜合以上三種情況，無(wú)人直升機(jī)飛行高度h的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.無(wú)人直升機(jī)氣壓高度計(jì)和GPS融合測(cè)高方法，其特征在于，含有氣壓高度計(jì)， GPS (Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)和飛行控制計(jì)算機(jī)，其中，同時(shí)采用氣壓高度計(jì)和GPS測(cè)量飛行高度，將氣壓高度計(jì)和GPS組成余度測(cè)高系統(tǒng)，飛行控制計(jì)算機(jī)融 合氣壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，得到無(wú)人直升機(jī)的有效飛行高度值，其中當(dāng)GPS失效時(shí)，采用氣壓高度計(jì)的高度值；當(dāng)氣壓高度值發(fā)生突變而GPS高度值沒(méi) 有變化時(shí)，采用GPS高度值；當(dāng)氣壓高度值和GPS高度值同步變化時(shí)，以GPS高度值和 氣壓高度值的均值作為飛行高度值，無(wú)人直升機(jī)飛行高度h的計(jì)算公式為式中，h為無(wú)人直升機(jī)飛行高度值，hbm為氣壓高度值，hePS為GPS高度值。
全文摘要
無(wú)人直升機(jī)氣壓高度計(jì)和GPS融合測(cè)高方法屬于無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，含有氣壓高度計(jì)，GPS(Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)和飛行控制計(jì)算機(jī)，其中，氣壓高度計(jì)和GPS組成余度測(cè)高系統(tǒng)，飛行控制計(jì)算機(jī)經(jīng)融合氣壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值后，得到無(wú)人直升機(jī)的有效飛行高度值，其中當(dāng)GPS失效時(shí)，采用氣壓高度計(jì)的高度值；當(dāng)氣壓高度值發(fā)生突變而GPS高度值沒(méi)有變化時(shí)，采用GPS高度值；當(dāng)氣壓高度值和GPS高度值同步變化時(shí)，以GPS高度值和氣壓高度值的均值作為飛行高度值。本發(fā)明通過(guò)融合氣壓高度計(jì)和GPS的高度測(cè)量值，不僅提高了高度測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，還可避免單獨(dú)使用氣壓高度計(jì)易受陣風(fēng)的影響，以及單獨(dú)使用GPS易受周?chē)h(huán)境的影響。
文檔編號(hào)G01C5/06GK102023000SQ20101050339
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者朱紀(jì)洪, 王冠林 申請(qǐng)人:清華大學(xué)