一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法技术

本发明专利技术是关于一种基于误差反馈的飞行器惯性GPS混合高度测量方法。其首先安装SiA200MEMS加速度传感器，测量载体加速度并进行两次积分，分别得到载体惯性速度信号与惯性高度信号；再安装GPS位置接收器，接收载体的GPS高度信息。然后对惯性高度与GPS高度进行对比，得到高度误差信号，并进行非线性变换与校正，得到误差校正信号。再引入加速度测量信号，进行积分得到补偿速度信号，并与惯性速度对比得到速度误差信号，并根据高度误差信号进行滤波，并与惯性速度进行叠加积分得到补偿高度信号。最后由补偿高度非线性滤波与GPS的滤波信号的误差生成合成速度信号，并通过积分与高度反馈自补偿，生成最终的合成高度信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法
本专利技术涉及车辆，运动体以及无人飞行器的高精度高度测量领域，具体而言，涉及一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法的设计方法。
技术介绍
精确的高度信息测量获取对无人飞行器以及飞艇、汽车等在导航与运动控制领域均至关重要，目前高度测量中，大气气压测量的方法测量范围有限，在高空无法使用。而采用惯性技术进行高度测量时，由于加速度到高度的两次积分，导致累积误差随着时间的增加而越来越大。GPS测量高度信息的误差不存在时间累积问题，但其末端精度往往存在较大的随机误差。因此如何把多种测量方式得到的高度信息进行融合，吸收每种高度测量的优势，同时又抛弃每种高度测量的劣势，得到最终的多信息融合的组合测量方法，是目前工程应用中十分关心的问题。基于上述
技术介绍
，本专利技术提出了一种基于误差反馈，多次融合并滤波变换进行高度信息组合融合的方法，具有很高的精度，从而也具有较高的工程应用价值。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信号仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的单一高度测量精度不高的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法，包括以下步骤：步骤S10，在载体上安装SiA200MEMS加速度传感器，并进行积分得到惯性速度与惯性高度；安装GPS接收器，测量GPS高度；步骤S20，根据所述的惯性高度与GPS高度进行对比求差，得到高度误差信号，然后进行误差非线性变换，得到高度误差非线性变换信号，最后进行非线性校正，得到高度误差非线性校正信号；步骤S30，针对所述的高度误差非线性校正信号，引入加速度测量信号，生成补偿速度；并与惯性速度进行比较，得到速度误差信号；步骤S40，根据高度误差信号进行滤波，得到高度误差滤波信号，并与速度误差信号叠加进行补偿，引入惯性速度信号，生成补偿高度信号；步骤S50，根据补偿高度信号，进行非线性变换滤波，得到补偿高度非线性变换滤波信号；步骤S60，对GPS高度信号进行滤波，得到GPS高度滤波信号，根据所述的补偿高度误非线性变换滤波信号与GPS高度滤波信号进行比较，得到补偿高度误差信号，然后引入加速度测量信号，生成合成速度信号；步骤S70，根据所述的合成速度信号与补偿高度误差信号，生成合成高度信号，并与GPS滤波高度形成合成高度误差信号，并反馈补偿，对合成高度信号进行修正，得到最终的合成高度信号。在本专利技术的一种示例实施例中，在载体上安装SiA200MEMS加速度传感器，并进行积分得到惯性速度与惯性高度；安装GPS接收器，测量GPS高度包括：v＝∫adt；h＝∫vdt；其中a(n)对应的是时间t＝n*ΔT时刻采用SiA200MEMS加速度传感器测量的载体加速度信号，简写为a，其中ΔT为数据的输出采样周期，dt表示对时间信号的积分，v为惯性速度信号，h为惯性高度信号。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的惯性高度与GPS高度求差，得到高度误差信号，进行非线性变换，与非线性校正，得到高度误差非线性校正信号包括：e1(n)＝y1(n)-h(n)。其中y1(n)为在载体上安装GPS接收模块，测量得到的载体GPS高度。h为惯性高度信号，e1(n)为高度误差信号，e2(n)为高度误差非线性变换信号，e3(n)为高度误差非线性校正信号，k1、k2与ε1为常值参数，其详细设置见后文案例实施。在本专利技术的一种示例实施例中，针对所述的高度误差非线性校正信号，引入加速度测量信号，生成补偿速度；并与惯性速度进行比较，得到速度误差信号包括：v1(n+1)＝v1(n)+a(n)ΔT+k3e3(n)ΔT；ev(n)＝v1(n)-v(n)；其中a(n)为加速度测量信号，v1(n)为补偿速度信号，e3(n)为高度误差非线性校正信号。k3为常值参数，其详细设置见后文案例实施。ev(n)为速度误差信号。在本专利技术的一种示例实施例中，根据高度误差信号，进行滤波，得到高度误差滤波信号，并与速度误差信号叠加进行补偿，引入惯性速度信号，生成补偿高度信号包括：y2(n+1)＝y2(n)+v(n)ΔT+k6ev(n)ΔT+k7e4(n)ΔT；其中e1(n)为高度误差信号，e4(n)为高度误差滤波信号，v(n)为惯性速度信号，ev(n)为速度误差信号，e4(n)为高度误差滤波信号，y2(n)为补偿高度信号，k4、k5、ε2k6、k7为常值参数，其详细设置见后文案例实施。在本专利技术的一种示例实施例中，根据补偿高度信号，进行非线性变换滤波，得到补偿高度误差非线性变换滤波信号包括：其中y2(n)为补偿高度信号，w1(n)为其非线性变换信号，y3(n)为补偿高度非线性变换滤波信号，k8、k9与ε3为常值参数，其详细设置见后文案例实施。在本专利技术的一种示例实施例中，对GPS高度信号进行滤波，得到GPS高度滤波信号，根据所述的补偿高度误非线性变换滤波信号与GPS高度滤波信号进行比较，得到补偿高度误差信号，然后引入加速度测量信号，生成合成速度信号包括：y4(n+1)＝y4(n)+k10(y1(n)-y4(n))；e5(n)＝y3(n)-y4(n)；v2(n+1)＝v2(n)+a(n)ΔT+k11e5(n)ΔT；其中y1(n)为GPS高度信号，y4(n)为GPS高度滤波信号，k10、k11为常值参数，其详细设置见后文案例实施。y3(n)为补偿高度误非线性变换滤波信号，e5(n)为补偿高度误差信号，a(n)为加速度测量信号，v2(n)合成速度信号。在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的合成速度信号与补偿高度误差信号，生成合成高度信号，并与GPS滤波高度形成合成高度误差信号，并反馈补偿，对合成高度信号进行修正，得到最终的合成高度信号包括：y5(n+1)＝y5(n)+v2(n)ΔT+k12e5(n)ΔT；e6(n)＝y5(n)-y4(n)；y6(n+1)＝y6(n)+v2(n)ΔT+k13e6(n)ΔT+k14(y4(n)-y6(n))ΔT；其中v2(n)为合成速度信号，e5(n)为补偿高度误差信号，y5(n)为合成高度信号，e6(n)为合成高度误差信号，y6(n)为综合高度信号，其中k12、k13、k14为常值参数，其详细设置见后文案例实施。最终求得的y6(n)即作为整个GPS测量高度与惯性测量高度的综合高度输出，其具有良好的精度特性，同时又避免的惯性测量的高度发散的缺点。有益效果本专利技术提供的一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法，其通过多重高度误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S10，在载体上安装SiA200 MEMS加速度传感器，并进行积分得到惯性速度与惯性高度；安装GPS接收器，测量GPS高度；/n步骤S20，根据所述的惯性高度与GPS高度进行对比求差，得到高度误差信号，然后进行误差非线性变换，得到高度误差非线性变换信号，最后进行非线性校正，得到高度误差非线性校正信号如下：/nv＝∫adt；/nh＝∫vdt；/ne

【技术特征摘要】
1.一种基于误差反馈的飞行器惯性加GPS混合高度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，在载体上安装SiA200MEMS加速度传感器，并进行积分得到惯性速度与惯性高度；安装GPS接收器，测量GPS高度；
步骤S20，根据所述的惯性高度与GPS高度进行对比求差，得到高度误差信号，然后进行误差非线性变换，得到高度误差非线性变换信号，最后进行非线性校正，得到高度误差非线性校正信号如下：
v＝∫adt；
h＝∫vdt；
e1(n)＝y1(n)-h(n)；






其中a(n)对应的是时间t＝n*ΔT时刻采用SiA200MEMS加速度传感器测量的载体加速度信号，简写为a，其中ΔT为数据的输出采样周期，dt表示对时间信号的积分，v为惯性速度信号，h为惯性高度信号。y1(n)为在载体上安装GPS接收模块，测量得到的载体GPS高度。h为惯性高度信号，e1(n)为高度误差信号，e2(n)为高度误差非线性变换信号，e3(n)为高度误差非线性校正信号，k1、k2与ε1为常值参数。
步骤S30，针对所述的高度误差非线性校正信号，引入加速度测量信号，生成补偿速度；并与惯性速度进行比较，得到速度误差信号如下：
v1(n+1)＝v1(n)+a(n)ΔT+k3e3(n)ΔT；
ev(n)＝v1(n)-v(n)；
其中a(n)为加速度测量信号，v1(n)为补偿速度信号，e3(n)为高度误差非线性校正信号，k3为常值参数。ev(n)为速度误差信号。
步骤S40，根据高度误差信号，进行滤波，得到高度误差滤波信号，并与速度误差信号叠加进行补偿，引入惯性速度信号，生成补偿高度信号如下：



y2(n+1)＝y2(n)+v(n)ΔT+k6ev(n)ΔT+k7e4(n)ΔT；
其中e1(n)为高度误差信号，e4(n)为高度误差滤波信号，v(n)为惯性速度信号，ev(...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪军，马培蓓，丛林虎，孙国磊，隋江波，寇昆湖，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：山东;37