[发明专利]一种基于LMS的直升机旋翼缝隙时间预测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及直升机宽带卫星通信技术领域，涉及一种不改变直升机物理结构利用现有设备实现流畅鲁棒直升机宽带卫星通信的算法，具体涉及一种基于LMS的直升机旋翼缝隙时间预测方法及装置。

背景技术

近年来，自然灾害频发，直升机以其灵活性在应急救灾中发挥着重要的作用。为了能在直升机飞行过程中实时传输图像和视频信息，近年来直升机宽带卫星通信的研究引起了人们的广泛关注。

直升机宽带卫星通信的工作频段一般在Ku/Ka频段，为了不影响直升机的气动特性，卫星天线一般安装在直升机旋翼的下方，因此直升机发射和接收的信号会受到周期性的遮挡。直升机宽带卫星通信要解决的一个关键问题就是如何在周期性遮挡的条件下进行可靠的传输。日本最早开展了这方面的研究，提出了Ku波段直升机宽带卫星通信的整体解决方案(三菱，专利号：P2009-212665)，并进行直升机飞行实验现场测试成功。之后美国研究机构也做出了类似的产品(Boeing，专利号：US 2010/0330926)，并装备在美军的黑鹰直升机上。

在直升机前反向信息传输过程中，调制解调设备需要对接收信号进行功率检测。通过检测信号的功率变化，获得接受信号被遮挡的情况，从而在发送端和接收端对信号进行相应的处理。在直升机旋翼转速发生变化时，这样的检测得到的结果并不能代表下一次遮挡的情况，这对于发送和接收数据缝隙状态起始时间的选择和判定而言具有滞后性，会带来信息的损失。。因此，要想保证信息无损失的传输，需要预知下一个缝隙时间的长度，也就是需要对下一个缝隙时间长度进行预测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种基于LMS的直升机旋翼缝隙时间预测方法及装置，通过预测下一个缝隙时间的长度，克服旋翼转速变化导致的传输信息损失，保证信息传输的完整性，本发明适用于直升机宽带卫星通信中周期性遮挡的信道条件，其目的是提高传输的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于LMS的直升机旋翼缝隙时间预测方法，包括以下步骤：

检测计数步骤，分别对直升机宽带卫星通信信号正常传输状态和被遮挡状态进行时间计数，从而得到旋翼的缝隙时间长度T_b和遮挡时间长度T_s；

时间速度转换步骤，根据旋翼的缝隙时间长度T_b和遮挡时间长度T_s获取直升机每个桨叶周期内的旋翼平均转速

速度预测步骤，依次计算出每个桨叶周期内的旋翼平均转速得到一系列的平均转速为旋翼转速采样标号，将看成是随机信号，应用LMS自适应滤波器来对其进行预测，以获取下一个桨叶周期内的旋翼平均转速的预测值

速度时间转换步骤，根据上一步得到的下一个桨叶周期内的旋翼平均转速的预测值获取下一个缝隙时间长度的预测值

其中，

在所述时间速度转换步骤中，根据公式获取直升机每个桨叶周期内的旋翼平均转速其中M为直升机桨叶个数。

在所述速度预测步骤中，设LMS自适应滤波器为N阶，记为x(n)，n＝1，2，...，则滤波器的输入信号为x(n-1)＝[x(n-1)，x(n-2)，...，x(n-N)]^T，是一个长为N的向量，把当前的x(n)作为期望响应，应用LMS自适应滤波算法对滤波器系数进行自适应调整，

LMS自适应滤波算法的递推公式为：

滤波器输出：y(n)=w^H(n-1)x(n-1)]]>

估计误差：e(n)＝x(n)-y(n)