[发明专利]一种采用GPS与无线电高度表惯性组合修正测高的方法

说明书

本发明提供了一种关于采用GPS与无线电高度表惯性组合修正测高的方法。其采用SiA200 MEMS加速度传感器，测量载体加速度并两次积分得到惯性高度信息；采用FYC‑LG24‑800型无线电高度表，测量载体无线电高度信息；采用GPS设备测量GPS高度信息载体；再设计自适应低通滤波器，将GPS与无线电高度信息通过滤波后得到滤波高度信息，再进行卡尔曼滤波得到组合高度信息；采用误差与其非线性积分信号，使用组合高度信息对惯性高度进行两次修正，最终得到的修正高度信息作为组合测高的高度输出信息。该方法具有能够融合三种测量设备，而且结合了惯性高度抗干扰能力强的优点，具有很高的可靠性与精度。

技术领域

本发明涉及车辆，运动体以及无人飞行器的高精度高度测量领域，具体而言，涉及一种采用GPS与无线电高度表惯性组合修正测高的设计方法。

背景技术

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，GPS测量以其速度快、精度高和不受通视条件、边长限制等优点，广泛应用于地壳变形、海洋面变化等监测，运动体控制等，但GPS测量往往存在较大的随机误差，而且容易干扰或者受信号稳定性的影响。无线电高度表具有测量精准的优点，但其测量范围有效，最佳工作区域处于低空。惯性测高具有完全自主抗干扰能力好的优点，但其缺点在于其误差随着时间累积而越来越大。因此如何结合上述三种测量装置的优点，对三种测量装置的信息进行深度的融合，使得测量高度在不同高度不同场所都能够稳定的进行高度输出，而且测量的精度能够具有足够的保证，不随时间累积而发散，这是非常有价值的一个研究方向。基于上述背景技术，本发明提出了一种对GPS与无线电高度进行卡尔曼滤波再结合惯性测量高度两次修正组成组合测高的方法，具有很高的精度与稳定度，从而也具有较高的工程应用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信号仅用于加强对本发明的背景的理解，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用GPS与无线电高度表惯性组合修正测高的方法，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、可靠性不高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种采用GPS与无线电高度表惯性组合修正测高的方法，包括以下步骤：

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；在载体上安装GPS接收器，测量载体GPS高度；在载体上安装无线电高度表，测量载体的无线电高度。

步骤S20，设计自适应低通滤波器，将所述的GPS高度数据，通过自适应低通滤波器，得到GPS高度低滤信号；再将无线电高度数据通过自适应低通滤波器，得到无线电高度低滤信号。

步骤S30，将GPS高度低滤信号与无线电高度低滤信号进行组合卡尔曼滤波，得到GPS无线电组合卡尔曼滤波高度信号；并求GPS高度低滤信号与无线电高度低滤信号的误差，根据误差及其非线性积分设计卡尔曼滤波的GPS无线电前验方差与GPS无线电观测方差，对卡尔曼滤波器进行动态调节。

步骤S40，将GPS无线电组合卡尔曼滤波高度信号与惯性高度对比，得到组合高度误差信号，并叠加加速度信号进行非线性积分，得到惯性速度校正信号，然后叠加组合高度误差信号，进行积分得到惯性高度校正信号。

步骤S50，将惯性高度校正信号与GPS无线电组合卡尔曼滤波高度信号进行对比，得到校正高度误差信号，同时叠加惯性速度信号，进行积分，得到二次组合高度信号，并与GPS无线电组合卡尔曼滤波高度信号进行对比，得到二次组合高度误差信号，叠加惯性速度并进行非线性积分，对二次组合高度进行再次修正，得到二次组合修正高度信号，为最终输出的高度测量信号。