一种用于获得飞行器的飞行高度的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于获得飞行器的飞行高度的方法。该方法中，飞行器首先利用高度判断装置实时获取飞行器当前的大致飞行高度H

【技术实现步骤摘要】
一种用于获得飞行器的飞行高度的方法
本专利技术涉及飞行器飞行控制领域，具体地，涉及一种用于获得飞行器的飞行高度的方法。
技术介绍
在诸如飞机、飞艇等航空飞行器的运行过程中，高度数据至关重要，但是飞机上目前可以用于全飞行过程的高度测量的仅有传统大气数据系统。针对于不同的区域，飞行器还利用气压高度表、无线电高度表、GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)以及激光大气高度表等。传统大气系统通过测量大气静压，根据ICAO(InternationalCivilAviationOrganization，国际民用航空组织)标准大气定义来获得对应的气压高度。具体而言，传统大气系统以皮托管测量大气的静压和总压为基本原理，结合温度、攻角等传感器感受飞行器飞行时的大气总温、大气静压、局部攻角等信息，经过源误差修正后按标准大气数据方程解算出气压高度。传统大气数据系统存在低速时测量精度低、安装位置要求高、校正维护成本高、大机动测量性能差等缺陷，这些不足点已逐步不能满足现在或下一代飞行器的应用要求。为此，现有技术中开发了一种激光大气数据系统，其可以为民用飞机提供一个与传统大气数据系统类似的高度数据。该激光大气数据系统的测量数据的维护成本相对较低，并且该系统受飞机当前的机动动作影响小。激光大气数据系统是根据收集到的散射光的功率谱密度对应的面积确定参与散射分子的数量获得大气密度，进而确定对应的高度。随着技术的发展，激光大气的高度数据激光大气数据系统也能在飞机的全飞行过程中提供飞机的飞行高度——激光大气高度HLA。然而，由于激光大气数据系统的激光大气传感器是通过测量气溶胶密度来获取高度。随着飞机飞行高度的升高，空气中气溶胶密度会逐渐减小，因此激光大气传感器测量气溶胶密度的精度会显著降低，进而影响其测量精度，也即，其相应的置信度会显著减小。气压高度表测量的是传感器外部气压，根据大气压与海拔高度的关系便可以得到气压高度计的海拔高度。对于气压高度表而言，海面的起伏不会引起气压高度表变化，但气压高度表易受温度影响。当传感器外部温度变化时，测量的海拔高度会有较大偏差，因此其存在测量误差大的特点。无线电高度表主要用于测量飞行器的绝对高度。无线电高度表包括无线电发射机及无线电接收机。测量时，无线电发射机经发射天线向地面发射无线电波，无线电接收机将先后接收到的由无线电发射机直接传来的电波和经地面反射回的回波进行比较，两束电波存在有时间差。如果电波在传送过程中没有受到干扰，时间差正比于被测高度，由于电波传播的速度为恒值，因此，可测量得到飞行器当前对地面的绝对高度。根据无线电高度表的测试机理，其具有测量精度准的特点，然而，由无线电高度表的测量数据容易受到障碍物的影响。全球导航卫星系统的工作原理是：飞机发射信号到卫星，再由卫星将信号反射回飞机。飞机根据接收的信号计算信号传送时间以及飞机相对于各卫星的角度等信息，最后获得飞机的导航高度HGNSS。对于GNSS测得的导航高度HGNSS，其精度较低。
技术实现思路
针对根据现有技术的飞机高度测量的上述现状，本专利技术的目的之一在于提供一种提供高精度的飞行器高度的测量方法。该目的通过本专利技术以下形式的用于获得飞行器的飞行高度的方法来实现。该方法包括以下步骤：利用高度判断装置实时获取飞行器当前的飞行高度H1；在所述飞行高度H1大于2500英尺时，数据融合装置利用由激光大气数据系统的激光大气传感器提供的激光大气高度HLA以及由全球导航卫星系统提供的导航高度HGNSS进行数据融合以输出融合后的高度数据；在所述气压高度小于2500英尺时，数据融合装置获取无线高度HRA以及飞行器当前的地形高度HTBD，并将所述无线高度HRA与所述地形高度HTBD之和与由激光大气传感器提供的激光大气高度HLA进行融合以获取所述高度数据。专利技术人进行飞行高度相关数据测试及采集时发现，采用无线电高度表测量的数据只有在低于2500ft的位置具有较高的精度。在飞行器的飞行高度超过2500ft，无线电高度表受地形的影响，其测试的精度不准。同时专利技术人发现，GNSS虽然测试精度不高，但其工作区间不受高度的限制。结合上述发现，专利技术人针对飞机的不同飞行高度将采用不同测量装置的测量数据进行融合，能够解决激光大气数据系统测得的飞行高度不准的问题。根据本专利技术的一种优选实施方式，在所述气压高度大于2500英尺时，获取所述高度数据的融合方式如下：利用所述激光大气传感器生成置信度K，并基于下述公式生成所述高度数据：H＝K×HLA+(1-K)×HGNSS。优选地，当|HLA-HGNSS|≤(5％*HLA)时，所述高度数据为：H＝K×HLA+(1-K)×HGNSS；当|HLA-HGNSS|＞(5％*HLA)时，所述高度数据为：H＝HLA。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述置信度K通过以下步骤获取：利用所述激光大气传感器收集到的回收光的光谱信息识别米氏散射的光强w1和瑞利散射的光强w2；基于米氏散射的光强w1和瑞利散射的光强w2确定频率识别的信噪比τ；基于所述信噪比τ进行归一化计算获取所述置信度K。根据本专利技术的一种优选实施方式，在所述气压高度小于2500英尺时，获取所述高度数据的融合方式如下：基于所述飞行器的当前位置从地形数据库单元中获取所述地形高度HTBD；当|HRA-HTBD-HLA|≥(5％*HLA)时，所述高度数据为：H＝HLA，否则所述高度数据为：H＝HRA+HTBD。根据本专利技术的一种优选实施方式，基于飞行器的飞行管理系统或全球导航卫星系统获取所述飞行器的所述当前位置。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述高度判断装置是气压高度表。在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。通过阅读下列的附图和详细描述本领域技术人员可理解本专利技术的其他系统、方法、特征和优点。目的是所有这种额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中和本
技术实现思路
中，且包括在本专利技术的范围内，并被所附权利要求保护。附图说明为了更好地理解本专利技术的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本专利技术的优选实施方式，对本专利技术的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。图1是根据本专利技术的优选实施方式的用于获得飞行器的飞行高度的方法的流程图。具体实施方式接下来将参照附图详细描述本专利技术的专利技术构思。这里所描述的仅仅是根据本专利技术的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本专利技术的其他方式，所述其他方式同样落入本专利技术的范围。如图1所示的用于获得飞行器的飞行高度的方法所示，诸如飞机的飞行器的飞行高度(也即飞行器的高度数据)可通过以下步骤获得：步骤1：利用高度判断装置实时获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获得飞行器的飞行高度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n利用高度判断装置实时获取飞行器当前的飞行高度H

【技术特征摘要】
1.一种用于获得飞行器的飞行高度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
利用高度判断装置实时获取飞行器当前的飞行高度H1；
在所述飞行高度H1大于2500英尺时，数据融合装置利用由激光大气数据系统的激光大气传感器提供的激光大气高度HLA以及由全球导航卫星系统提供的导航高度HGNSS进行数据融合以输出融合后的高度数据；
在所述气压高度小于2500英尺时，数据融合装置获取无线高度HRA以及飞行器当前的地形高度HTBD，并将所述无线高度HRA与所述地形高度HTBD之和与由激光大气传感器提供的激光大气高度HLA进行融合以获取所述高度数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述气压高度大于2500英尺时，获取所述高度数据的融合方式如下：
利用所述激光大气传感器生成置信度K，并基于下述公式生成所述高度数据：
H＝K1×HLA+(1-K1)×HGNSS。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，当|HLA-HGNSS|≤(5％*HLA)时，所述高度数据为：
H＝K×HLA+(1-K)×HGNS...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑智明，陈殿中，唐训宇，丁汀，徐悦，汪磊，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31