[发明专利]基于飞行动力学的捷联式航空重力仪加速度提取方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到航空重力测量方法领域，特指一种基于飞行动力学的捷联式航空重力仪加速度提取方法。

背景技术

在航空重力测量中，由于飞机运动等因素的影响，重力仪测得的加速度中含有大量的噪声。噪声占据了相当宽的频段，并且噪声的幅度比加速度信号的幅度高出百倍甚至几千倍，只有在低频段的很窄部分信号比噪声要大。常规的方法中，可以采用低通滤波器将高频段内的噪声消除或减弱，以达到加速度提取的目的。目前，比较通用的方法是采用FIR低通滤波器对加速度进行提取。

但是，在FIR低通滤波器的使用过程中，对滤波器截止频率的确定并没有一个明确的定论。通常的做法是兼顾航空重力测量的空间分辨率和精度，较大的截止频率有利于提高分辨率，但会造成残余噪声的增多导致精度的降低。也就是说，根据空间分辨率所确定的截止频率不一定能有效的滤除高频噪声。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、计算简便、能够有效消除捷联式航空重力仪的测量噪声、提高提取精度的基于飞行动力学的捷联式航空重力仪加速度提取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于飞行动力学的捷联式航空重力仪加速度提取方法，其步骤为：

(1)设定有限脉冲响应低通滤波器：

(1.1)确定有限脉冲响应低通滤波器的截止频率f_c：将截止频率f_c取为确认的长周期运动的频率f的三分之一，即有限脉冲响应低通滤波器的截止频率通过下式确定，

fc=g3π2v]]>

其中，π表示圆周率，v表示飞机的前向速度，g是重力加速度的大小；

(1.2)、确定有限脉冲响应低通滤波器的长度：滤波器长度N通过下式确定，

N＝2f_s/f_c

其中f_s表示航空重力仪测得的原始加速度数据的采样频率；

(2)提取加速度：利用步骤(1)中得到的有限脉冲响应低通滤波器对捷联式航空重力仪测得的原始加速度进行低通滤波处理，以滤除高频噪声，提取出高精度的加速度。

作为本发明的进一步改进：

所述长周期运动的频率f通过下式确定，

f=1T=gπ2v]]>

其中f表示长周期运动的频率，T表示长周期运动的周期，π表示圆周率，v表示飞机的前向速度，g是重力加速度的大小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)提取精度高。首先，本发明确认了捷联式航空重力仪的误差能量所集中的频率与飞机长周期运动的频率是一致的，然后就可以依据飞机长周期运动的频率来设计FIR低通滤波器的截止频率，与原来的方法相比，这样确定出来的FIR低通滤波器的截止频率实际上是间接的依赖于捷联式航空重力仪的误差频谱特性，这样使得滤除捷联式航空重力仪测得的原始加速度数据中的高频噪声更加准确，提取出的加速度精度更高。

(2)理论依据强。以飞机的飞行动力学为出发点，从理论上分析了FIR低通滤波器截止频率的确定原则，更具有指导意义。

(3)计算简便。利用飞机长周期运动的频率计算公式得到的FIR低通滤波器截止频率的确定公式十分简洁，只需知道飞机在测量时的飞行速度v和测量地区粗略的重力加速度值g，计算十分方便。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图；

图2是确认本发明方法原理的流程示意图；

图3是具体实施例中飞机自然运动的纵向运动示意图；