[发明专利]一种无人机无线电高度表高度及升降速度自动修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机飞行控制领域，具体地说，是指一种无人机无线电高度表高度及升降速度自动修正方法。

背景技术

无线电高度表是测量飞机到地面垂直距离的机载无线电设备，是重要的飞行器仪表之一。飞机向地面发射无线电波，经地面反射后被飞机接收机接收，无线电波经历两倍飞行高度的行程，所用的时间等于两倍飞行高度被电波传播速度所除的商值。电波传播的速度为恒值，只要测出这段时间便可求出飞行高度。无线电高度表在测量飞行高度的同时测量该高度的变化率即升降速度并输出。

由上述无线电高度表的工作原理可以得知，无线电高度表在工作时必须发射天线和接收天线同时进行，所测量的飞行高度实际上是发射天线和接收天线所在位置连接线的中点距地面的垂直距离，如图1所示。由于一般飞机在安装无线电高度表天线时，两天线所在位置连接线的中点并非飞机的重心位置，因此所测量的飞行高度与飞机重心的真实高度存在一定的偏差，同理，所测量的飞行升降速度与飞机重心的真实升降速度也存在一定的偏差。此外，由于无线电高度表天线馈线的连接及安装将会造成高度表测量的系统误差，通常在无线电高度表安装于飞机后系统误差仍然存在。

在小型无人机上应用时，由于飞机本身机体结构尺寸较小，所测量的飞行高度和升降速度与真实值偏差不大，对飞行控制效果造成的不利影响较小。然而对于大型无人机来说，飞机本身的机体结构尺寸较大，相应的测量偏差随着增大，并且大型无人机自动飞行控制精度要求更高，尤其是对于起降阶段，应尽量减少由于传感器测量偏差对控制系统的不利影响。

另外，对于系统可靠性要求较高的无人机，如无线电高度此类关键传感器一般会采用多余度配置，也就是说一架飞机上配有多个高度表。由于每个高度表的两个天线不可能安装于相同的位置，必定造成多个无线电高度表所测量的飞行高度不尽相同，并且其差异不仅与天线安装位置相关，还跟飞机的姿态运动相关。在飞机飞行过程中，若出现较大的姿态角，则不同高度表输出的高度将会有较大差异，此时若依据高度表测量精度等判据对这些高度表信息进行余度管理，由于这些测量值本身的测量点并不相同，信息没有可比性，表决后很可能出现错误的结果。

发明内容

本发明的目的是为了消除无线电高度表在使用过程中的系统误差，对无线电高度表测量的高度和升降速度进行误差修正，提出了一种无人机无线电高度表高度及升降速度自动修正方法。所述的修正方法通过以下步骤实现：

步骤一：根据飞机上每一个无线电高度表所测的高度H_cli和升降速度解算得到飞机重心处高度H_zxi及升降速度(i＝1，2，……n)。

设某个无线电高度表一对收发天线安装位置的连接线的中点为M_i点，以M_i点为原点建立直角坐标系M_ix_iy_iz_i，根据M_i点与飞机重心O点的空间位置关系，设飞机重心O点在M_ix_iy_iz_i内的坐标可以描述为：(l_i，h_i，b_i)。

由无线电高度表测得飞机的高度H_cli、飞机的俯仰角θ、滚转角γ、横滚角速度ω_x、偏航角速度ω_y、俯仰角速度ω_z，则可以得到飞机重心O处高度H_zxi：

H_zxi＝H_cli-b_i·sinγ+l_i·sinθ+h_i·cosθ·cosγ    (1)

对式(1)进行求导，解算飞机重心O处升降速度