一种飞行器低空飞行高度测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种飞行器低空飞行高度测量方法及装置，所述方法包括：发射信号；接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号；根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。所述装置用于执行上述方法。本发明专利技术实施例提供的飞行器低空飞行高度测量方法及装置，根据第一峰值采样点的横坐标计算出飞行器距离植物顶端的高度，并根据第二峰值采样点的横坐标计算出飞行器距离地面的高度作为参考，提高了飞行器低空飞行时飞行高度测量的准确性。

Low altitude flying height measuring method and device for aircraft

The embodiment of the invention provides a low altitude flight height measurement method and device, the method includes: transmitting signal; receiving echo signal of the transmitted signal and the echo signal processing to obtain echo signal processing; according to the echo signal processing to obtain the first peak peak of second sampling points and sampling points and, according to the first peak sampling point abscissa and the second peak sampling point abscissa to calculate the first height and second height. The device is used for carrying out the method. The embodiment of the invention provides low altitude flight height measurement method and device, according to the first peak sampling point abscissa calculated vehicle distance on top of the plant height, and according to the second peak sampling point abscissa calculated vehicle height from the ground as a reference, to improve the aircraft at low altitude flight height measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及飞行高度测量
，具体涉及一种飞行器低空飞行高度测量方法及装置。
技术介绍
当飞行器在空中飞行时，通常需要测量飞行器距离地面的距离，尤其当飞行器贴近地面飞行时，若地面存在草本植物，为了安全飞行，需要较为准确的测量飞行器与植物的距离如：使用无人机在农田林地中工作时，就需要较为准确的测量无人机与植物的距离。现有技术中，飞行器飞行高度测量一般采用气压测高方法，其原理为：测量飞行器当前位置气压与起飞地面位置的气压之差，根据计算得出的气压差计算出飞行器当前位置的高度。这种测量方法实现简单、成本较低，但在低空测量时误差较大，不能准确的测量出飞行器与植物之间的距离。因此，如何提出一种方法，能够提高飞行器低空飞行时飞行高度测量的准确性，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供一种飞行器低空飞行高度测量方法。一方面本专利技术实施例提供一种飞行器低空飞行高度测量方法，包括：发射信号；接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号；根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。另一方面本专利技术实施例提供一种飞行器低空飞行高度测量装置，包括：信号发射单元，用于发射信号；信号处理单元，用于接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号；飞行高度测量单元，用于根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。本专利技术实施例提供的飞行器低空飞行高度测量方法及装置，通过使用冲击雷达发射信号，并由接收机接收发射信号的回波信号，对回波信号进行处理后，找出回波处理信号中的第一峰值采样点和第二峰值采样点。根据第一峰值采样点的横坐标计算出飞行器距离植物顶端的高度，并根据第二峰值采样点的横坐标计算出飞行器距离地面的高度作为参考，提高了飞行器低空飞行时飞行高度测量的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中飞行器低空飞行高度测量方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中冲击雷达发射的波形示意图；图3为本专利技术实施例中的原始回波信号波形图；图4为本专利技术实施例中均值去噪信号处理后的波形图；图5为本专利技术实施例中中值滤波信号处理后的波形图；图6为本专利技术实施例中匹配滤波信号处理后的波形图；图7为本专利技术实施例中方差滤波信号处理后的波形图；图8为本专利技术实施例中飞行器低空飞行高度测量方法的整体流程示意图；图9为本专利技术实施例中第一峰值采样点和第二峰值采样点在原始回波信号波形图中对应位置的示意图；图10为本专利技术实施例中第一峰值采样点和第二峰值采样点在方差滤波信号处理后的波形图中对应位置的示意图；图11为本专利技术实施例中飞行器低空飞行高度测量装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例中飞行器低空飞行高度测量方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的一种飞行器低空飞行高度测量方法包括以下步骤：S1、发射信号。具体地，本专利技术实施例中的飞行器低空飞行高度测量方法采用冲击雷达向地面发射信号，在飞行器上安装冲击雷达，图2为本专利技术实施例中冲击雷达发射的波形示意图。冲击雷达是一种超宽带雷达，其脉宽极窄，一般都在纳秒或皮秒量级，并且具有高距离分辨率和穿透能力强的优点。其中图2中的波形示意图是冲击雷达的一阶微分高斯脉冲发射信号的波形示意图。S2、接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号。具体地，当冲击雷达向地面发射信号后，信号在介质中传播，遇到障碍物后反射，再经过介质传播后，由冲击雷达中的接收机接收到回波信号。由于接收到的回波信号会有杂波，对计算飞行器的飞行高度有影响，因此需要对接收机接收到的回波信号进行信号处理，得到回波处理信号，为了便于观察可以根据回波处理信号绘制回波处理信号波形图。具体可以将接收到的回波数据传输到计算机，由计算机软件进行信号处理并绘制回波处理信号波形图，当然也可以采用其他方法，本专利技术实施例不作具体限定。S3、根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。具体地，将回波信号处理好后，根据回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点。由于地面上的植物和地面对冲击雷达发射的信号会有集中的反射，反应在回波处理信号波形图上就会出现明显的波峰，其中植物顶端的回波是接收机最先收到的回波信号，因此第一峰值采样点对应植物顶端的回波，相应的第二峰值采样点对应地面的回波。再根据回波处理信号中的第一峰值采样点在所述回波处理信号波形中的横坐标计算出第一高度距离，根据第二峰值采样点在所述回波处理信号波形中的横坐标计算出第二高度距离，也就是飞行器距离植物顶端的高度和飞行器距离地面的高度。需要说明的是，其中第一高度距离是指飞行器距离最近目标物的距离，不仅仅指距离植物顶端的距离。具体根据回波处理信号波形图中的第一峰值采样点的横坐标和第二峰值采样点的横坐标就计算第一高度距离和第二高度距离的方法如下：假设冲击雷达的发射信号为s(t)，冲击雷达接收机接收到的回波信号如公式(1)所示：x(t)＝s(t)*h(t)*δ(t-τ)+n(t)(1)式中：h(t)为目标的冲击响应，*表示卷积运算，n(t)为加性噪声和杂波，τ为接收回波信号时刻与发射信号时刻之间的延时。接收到回波信号后要对回波信号作信号处理，尽可能的去除加性噪声和杂波n(t)，保留发射信号由目标反射后的延迟回波部分，回波处理信号如公式(2)所示：x’(t)＝x(t)-n(t)＝s(t)*h(t)*δ(t-τ)(2)根据公式(2)分别计算出植物顶端的信号延时和地面的信号延时后，就可以根据公式(3)计算出第一高度距离和第二高度距离。由于在实际应用时获得的回波信号不是连续的，是由许多采样点组成的，因此具体计算延时τ可以通过回波处理信号波形图中采样点的横坐标乘以采样时间间隔得到，采样时间间隔是已知的，只要能够获取到回波处理信号波形图中采样点的横坐标，就可以计算出延时τ，进一步可以计算出第一高度距离和第二高度距离。公式(3)如下所示：式中：v为发射信号在介质中的传播速度。将植物顶端的信号延时和地面的信号延时分别带入公式(3)就可以计算出飞行器距离植物顶端的高度和飞行器距离地面的高度，即第一高度距离和第二高度距离。本专利技术实施例提供的飞行器低空飞行高度测量方法，通过使用冲击雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器低空飞行高度测量方法，其特征在于，包括：发射信号；接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号；根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器低空飞行高度测量方法，其特征在于，包括：发射信号；接收所述发射信号的回波信号，对所述回波信号进行信号处理，得到回波处理信号；根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点，并根据所述第一峰值采样点的横坐标和所述第二峰值采样点的横坐标计算出第一高度距离和第二高度距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点包括：预先设置门限值，从所述回波处理信号中的第一个采样点开始依次将所有采样点的纵坐标的绝对值与所述门限值进行比对，获取第一个纵坐标的绝对值大于所述门限值的采样点作为所述第一峰值采样点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设置门限值包括：获取所述回波处理信号中的最大幅值，将所述最大幅值乘以比例系数所得的值作为所述门限值，其中所述比例系数大于0小于1。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述回波信号进行信号处理，包括：对所述回波信号进行均值去噪信号处理或中值滤波信号处理或匹配滤波信号处理。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波处理信号获取第一峰值采样点和第二峰值采样点包括：获取所述回波处理信号中的多个初始峰值采样点和多个波谷采样点，所述初始峰值采样点的纵坐标大于其前后采样点的纵坐标，所述波谷采样点是相邻所述初始峰值采样点之间的纵坐标最小的采样点，其中将第一个所述初始峰值采样点之前的第一个所述波谷采样点的纵坐标设置为零；将纵坐标大于其之后某一个采样点纵坐标的第一预设倍数且大于其之前相邻的波谷采样点纵坐标的第二预设倍数的初始峰值采样点作为峰值采样点；获取所有峰值采样点中纵坐标最大的采样点作为第一峰值采样点，纵坐标次最大的采样点作为第二峰值采样点。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述回波信号进行信号处理，包括：对所述回波信号进行方差滤波信号处理。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若判断获知所述第二峰值采样点的纵坐标和所述第一峰值采样点的纵坐标的比值小于预设比值，则令所述第一高度距离与所述第二高度距离相等。8.一种飞行器低...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国华，李东方，夏新凡，蒋继凤，王辉，马亮，王旭，吴嗣亮，
申请(专利权)人：北京理工大学，上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11