无人机测高方法及无人机导航滤波器技术

本发明专利技术的无人机测高方法及无人机导航滤波器，其中无人机测高方法包括：获取无人机的姿态角；获取无人机的雷达高度表的测量值；基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值；基于所述雷达测高值获取无人机所处高度。该无人机测高方法能够提高雷达高度表测量精度。

【技术实现步骤摘要】
无人机测高方法及无人机导航滤波器
本专利技术涉及飞行器领域，具体涉及一种无人机测高方法及无人机导航滤波器。
技术介绍
雷达高度表（RadarAltimeter，RA）是一种通常垂直安装于飞行载体，利用电磁波的反射特性来测量载体与地面或者水面之间相对高度的无线电装置。按发射信号体制的不同，通常可分为两类：脉冲雷达高度表和调频连续波雷达高度表。调频连续波雷达发射调频连续波，将收到的回波信号与发射信号进行相干混频，从混频后得到的差拍信号中提取高度信息，以确定载体离地面或水面的高度。从本质上来讲，雷达的测高原理都是基于测量回波信号相对发射信号的时间差，再根据电磁波的传播速度来计算距离。以无人机在海面飞行应用来说，如果在风浪较小的低海况条件下，理论上只有天线波束照射圆内在垂直入射点附近的小部分区域的回波能被接收到。无人机在海面进行低空机动飞行时，俯仰、滚转角的变化都会造成雷达高度表天线指向改变，使照射区形状和大小发生变化，此时回波信号由不同斜距对应的不同频率的差拍信号所组成，即差拍频率扩展成一相当大的频谱范围，会引起较大测高误差。以蛇形机动方式为例，无人机需要改变滚转姿态进行协调转弯来实现，此时雷达高度表的收发天线指向和波束照射范围将发生较大变化，高度测量误差也会随之变大。因此有必要研发一种能够提高雷达高度表测量精度，提高无人机高度测量准确性的无人机测高方法及无人机导航滤波器。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无人机测高方法，该无人机测高方法能够提高雷达高度表测量精度。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面提供了一种无人机测高方法，该无人机测高方法包括：获取无人机的姿态角；获取无人机的雷达高度表的测量值；基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值；基于所述雷达测高值获取无人机所处高度。优选地，所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值具体包括：获取雷达高度表的波束宽度；获取无人机的滚转角；设定角度阈值；在所述滚转角小于所述角度阈值的情况下，将所述测量值作为所述雷达测高值；在所述滚转角大于或等于所述角度阈值的情况下，基于所述滚转角和所述波束宽度修正所述测量值，获取所述雷达测高值。优选地，所述角度阈值的取值为20°；所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值的具体公式为：（1）其中，H表示雷达测高值，h表示测量值，表示波束宽度，表示滚转角。优选地，所述获取无人机的姿态角包括：通过所述无人机的惯性导航系统和GPS接收机获取所述无人机的姿态角。优选地，所述基于所述雷达测高值获取无人机所处高度包括：分别获取无人机的惯性导航系统、雷达高度表和GPS接收机输出的测量结果；通过卡尔曼滤波器对所述测量结果和所述雷达测高值进行融合以获取所述无人机所处高度。根据本专利技术的另一方面提供了一种无人机导航滤波器，所述无人机导航滤波器包括：惯性导航系统、雷达测高单元、GPS接收机和组合滤波器；其中，所述雷达测高单元通过权利要求1至5中任一项所述的无人机测高方法获取所述雷达测高值；其中，所述惯性导航系统、所述雷达测高单元和所述GPS接收机通信连接于所述组合滤波器，所述组合滤波器融合所述惯性导航系统的测量结果、所述雷达测高单元的雷达测高值和所述GPS接收机的测量结果以获取无人机所处高度。优选地，所述雷达测高单元包括雷达测高表和修正调节单元；其中，在无人机的滚转角小于所述角度阈值的情况下，将所述雷达测高表的测量值作为所述雷达测高值；其中，在所述无人机的滚转角大于或等于所述角度阈值的情况下，所述GPS接收机、所述雷达测高表和所述惯性导航系统通信连接于所述修正调节单元，所述修正调节单元对所述雷达测高表的测量值进行修正以获取所述雷达测高值。有益效果：1）本专利技术提供的无人机测高方法通过获取无人机的姿态角，基于姿态角对雷达高度表的测量值进行修正，大大提供了雷达高度表的测量精度；2）本专利技术提供的无人机导航滤波器，其雷达测高单元执行了本专利技术提供的无人机测高方法，大大提高了雷达高度表的测量精度，进而提高了无人机导航滤波器的导航精度，能够精确获取无人机所处的高度。附图说明图1是本专利技术一个实施例的无人机测高方法的流程示意图。图2是本专利技术一个实施例的雷达高度表的测高状态示意图。图3是本专利技术一个实施例的无人机导航滤波器示意性结构图。图4是本专利技术一个实施例的修正调节单元工作状态示意图。图5是本专利技术一个实施例的无人机运行的二维航迹曲线图。图6为图5中的局部放大示意图。图7是本专利技术一个实施例的无人机运行的时间与滚转角对应关系示意图。图8是现有技术导航滤波器和本专利技术无人机导航滤波器的测高补偿误差曲线对比图。具体实施方式下面结合附图详细介绍本专利技术技术方案。根据本专利技术的一方面提供了一种无人机测高方法，该无人机测高方法包括：获取无人机的姿态角；获取无人机的雷达高度表的测量值；基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值；基于所述雷达测高值获取无人机所处高度。本专利技术提供的无人机测高方法，通过获取无人机的姿态角，基于姿态角对雷达高度表的测量值进行修正，大大提供了雷达高度表的测量精度。作为优选方案，所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值具体包括：获取雷达高度表的波束宽度；获取无人机的滚转角；设定角度阈值；在所述滚转角小于所述角度阈值的情况下，将所述测量值作为所述雷达测高值；在所述滚转角大于或等于所述角度阈值的情况下，基于所述滚转角和所述波束宽度修正所述测量值，获取所述雷达测高值。在该技术方案中，进一步提供了基于姿态角对测量值进行修正，获取雷达测高值的具体步骤，通过获取雷达高度表的波束宽、无人机的滚转角考虑到了无人机的滚转角对雷达测高值的影响，在无需改变现有无人机同时无需配备高成本测量工具的前提下，提高了无人机测高的精度。在该技术方案中，通过设置角度阈值，在无人机的滚转角角度较小时，认为无人机的姿态角对雷达高度表测量结果无影响，可以将雷达高度表的测量结果直接作为雷达测高值，提高了无人机测高方法的响应速度。在无人机的滚转角角度较大时，认为无人机的姿态角对雷达高度表测量结果影响较大，通过滚转角和波束宽度修正测量值，能够提高无人机测高的精确度。作为低空条件下优选方案，所述角度阈值的取值为20°；所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值的具体公式为：（1）其中，H表示雷达测高值，h表示测量值，表示波束宽度，表示滚转角。在该技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机测高方法，其特征在于，所述无人机测高方法包括：/n获取无人机的姿态角；/n获取无人机的雷达高度表的测量值；/n基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值；/n基于所述雷达测高值获取无人机所处高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机测高方法，其特征在于，所述无人机测高方法包括：
获取无人机的姿态角；
获取无人机的雷达高度表的测量值；
基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值；
基于所述雷达测高值获取无人机所处高度。


2.根据权利要求1所述的无人机测高方法，其特征在于，所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值具体包括：
获取雷达高度表的波束宽度；
获取无人机的滚转角；
设定角度阈值；
在所述滚转角小于所述角度阈值的情况下，将所述测量值作为所述雷达测高值；
在所述滚转角大于或等于所述角度阈值的情况下，基于所述滚转角和所述波束宽度修正所述测量值，获取所述雷达测高值。


3.根据权利要求2所述的无人机测高方法，其特征在于，
所述角度阈值的取值为20°；
所述基于所述姿态角对所述测量值进行修正，获取雷达测高值的具体公式为：

（1）
其中，H表示雷达测高值，h表示测量值，表示波束宽度，表示滚转角。


4.根据权利要求1所述的无人机测高方法，其特征在于，所述获取无人机的姿态角包括：
通过所述无人机的惯性导航系统和GPS接收机获取所述无人机的姿态角。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利辉，陈曦，
申请(专利权)人：四川陆垚控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51