[发明专利]一种融合相对高度和绝对高度获得导航高度的方法

摘要

一种融合相对高度和绝对高度获得导航高度的方法，它有五大步骤一、采用相对高度测量计，获取飞行器距离地面的相对高度hrelat；二、采用绝对高度测量计，获取飞行器的绝对高度habs；三、根据相对高度hrelat的大小，确定导航高度来源；四、若上述步骤三确定导航高度来源为绝对高度habs，使用绝对高度habs计算导航高度hNavi；五、若上述步骤三确定导航高度来源为相对高度hrelat，使用相对高度hrelat和地面海拔高度hground计算导航高度hNavi，然后计算并记录导航高度hNavi与绝对高度habs的差值hoffset。本发明提高了导航高度的可靠性和准确性；飞行器近地飞行时，跟随上升地形飞行，而跟随下降地形飞行时可及时切出并返回到期望高度，从而保障飞行安全。

主权项

一种融合相对高度和绝对高度获得导航高度的方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤一：采用相对高度测量计，获取飞行器距离地面的相对高度hrelat；步骤二：采用绝对高度测量计，获取飞行器的绝对高度habs；步骤三：根据相对高度hrelat的大小，确定导航高度来源，该步骤的实施需要以下条件：在相对高度测量计的量程范围内，设定导航高度来源切换上限hmax_limit和切换下限hmin_limit；确定导航高度来源的具体方法为：若相对高度hrelat大于导航高度来源切换上限hmax_limit，导航高度来源选择为绝对高度；若相对高度hrelat小于导航高度来源切换下限hmin_limit，导航高度来源选择为相对高度；若相对高度hrelat位于导航高度来源切换下限hmin_limit和切换上限hmax_limit之间，导航高度来源与上一周期导航高度来源相同，不发生变化；步骤四：若上述步骤三确定导航高度来源为绝对高度habs，使用绝对高度habs计算导航高度hNavi；步骤五：若上述步骤三确定导航高度来源为相对高度hrelat，使用相对高度hrelat和地面海拔高度hground计算导航高度hNavi，然后计算并记录导航高度hNavi与绝对高度habs的差值hoffset；其中，步骤四中所述的“使用绝对高度habs计算导航高度hNavi”，其具体计算步骤为：(4.1)判断上一周期的导航高度来源是否为相对高度hrelat；(4.2)若步骤(4.1)确定上一周期的导航高度来源为相对高度hrelat，启用高度平滑函数，减小导航高度hNavi与绝对高度habs的差值hoffset，将高度平滑函数返回值赋值给变量hsmooth_offset；否则，不启用高度平滑函数；这里应注意，“启用”高度平滑函数是指“开始调用”高度平滑函数，在变量hsmooth_offset为0时，停止调用高度平滑函数；所述的“高度平滑函数”，其具体形式如下：fh=fhan(x1(k)-v(k),x2(k),r,h1)x1(k+1)=x1(k)+h·x2(k)x2(k+1)=x2(k)+h·fh---(1)]]>公式(1)中函数fhan(x1(k)‑v(k),x2(k),r,h1)的表达式如下：d=r·h12a0=h1·x2y=x1-v+a0a1=d·(d+8|y|)a2=a0+sign(y)·(a1-d)/2a=(a0+y)·fsg(y,d)+a2·(1-fsg(y,d))fhan=-r·(ad)·fsg(a,d)-r·sign(a)·(1-fsg(a,d))---(2)]]>公式(2)中函数fsg(x,d)的表达式如下：y＝fsg(x,d)＝(sign(x+d)‑sign(x‑d))/2             (3)公式(2)(3)中函数sign(x)为符号函数，具体表达式如下：y=sign(x)=1,x≥0-1,x<0---(4)]]>其中，fh＝fhan(x1(k)‑v(k),x2(k),r,h1)是二阶离散系统的最速控制函数，作用是使变量x1(k)以有限步从其初始值x1(0)到达期望值v(k)并跟踪期望值v(k)，v(k)既可以是变量也可以是常量；公式(1)(2)中主要参数的定义如下：h为离散系统的积分步长；r为快速因子，r取值越大，变量x1(k)对期望值v(k)的跟踪速度越快；h1为滤波因子，h1取值越小，变量x1(k)对期望值v(k)的跟踪速度越快；公式(1)(2)用作高度平滑函数时，在第一次被调用时，将x1(k)初始值x1(0)赋值为步骤五中“计算并记录的导航高度hNavi与绝对高度habs的差值hoffset”，期望值v(k)为常量0；因此调用高度平滑函数，将使导航高度hNavi与绝对高度habs的差值hoffset以有限步减小到0，高度平滑函数的返回值为x1(k)；(4.3)使用绝对高度habs和变量hsmooth_offset计算导航高度hNavi；其具体计算公式如下：hNavi＝habs+hsmooth_offset式中，hNavi为导航高度，habs为绝对高度，hsmooth_offset为高度平滑函数的返回值；以上步骤四的实施过程中，高度平滑函数的调用将使导航高度来源由相对高度切换为绝对高度时，不会发生导航高度的跳变，有利于对无人飞行器高度的控制。