无人直升机气压高度计和ＧＰＳ融合测高方法技术

无人直升机气压高度计和ＧＰＳ融合测高方法属于无人机飞行控制技术领域，其特征在于，含有：气压高度计，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）全球定位系统和飞行控制计算机，其中，气压高度计和ＧＰＳ组成余度测高系统，飞行控制计算机经融合气压高度计和ＧＰＳ的高度测量值后，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中：当ＧＰＳ失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而ＧＰＳ高度值没有变化时，采用ＧＰＳ高度值；当气压高度值和ＧＰＳ高度值同步变化时，以ＧＰＳ高度值和气压高度值的均值作为飞行高度值。本发明专利技术通过融合气压高度计和ＧＰＳ的高度测量值，不仅提高了高度测量的可靠性和准确性，还可避免单独使用气压高度计易受阵风的影响，以及单独使用ＧＰＳ易受周围环境的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是用于测量无人直升机飞行高度的方法，能够通过融合气压高度计和 GPS的测量值，准确可靠地测量无人直升机的飞行高度。主要应用在航空航天、无人机 等

技术介绍
无人直升机的飞行高度测量方法通常有五种，即分别使用气压高度计、GPS、 激光测距仪、超声波测距仪和雷达测距仪测量飞行高度。气压高度计测量范围大，但易受天气变化和阵风影响而造成高度测量不准；GPS高度测量范围大，但易受周围建筑物和树丛的遮挡而失效。因此，无人直 升机在建筑物和树丛中起飞时，会因GPS失效而无法测量飞行高度。此外，GPS受美国 军方控制，在特殊时期亦会失效；激光测距仪测量范围稍小，重量大，易受天气影响，不适于无人直升机搭载；超声波高度计测量范围在IOm以下，不适于高空测量；雷达测距仪测量范围大，但重量大，不适合小型无人直升机搭载；因此，传统的无人直升机高度测量方式多采用气压高度计或者GPS分别测量飞 行高度。由于以上提到的原因，上述两种测量方式均有一定程度的弊端，使用范围有 限。本专利技术同时采用气压高度计和GPS测量高度，其优点如下首先，通过融合气 压高度计和GPS的高度测量值，使气压高度计不受周围环境限制和GPS不受阵风影响的 优点得到互补；其次，利用气压高度计和GPS组成余度测高系统，提高了飞行高度测量 的可靠性和准确性；再次，由于高度测量的准确性对低空飞行的无人直升机至关重要， 因此本专利技术还提高了无人直升机系统的安全性；最后，由于气压高度计和GPS的重量 轻，因此本专利技术非常适用于无人直升机，尤其是小型无人直升机使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种准确、可靠地测量无人直升机飞行高度的方法。本专利技术的特征在于，含有气压高度计，GPS全球定位系统和飞行控制计算 机，其中，同时采用气压高度计和GPS测量飞行高度，将气压高度计和GPS组成余度测 高系统，飞行控制计算机融合气压高度计和GPS的高度测量值，得到无人直升机的有效 飞行高度值。当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度 值没有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度 值和气压高度值的均值作为高度值。本专利技术同时采用气压高度计和GPS测量高度，其优点如下首先，通过融合气 压高度计和GPS的高度测量值，使气压高度计不受周围环境限制以及GPS不受阵风影响的优点得到互补；其次，利用气压高度计和GPS组成余度测高系统，提高了飞行高度测 量的可靠性和准确性；再次，由于飞行高度测量的准确性对低空飞行的无人直升机至关 重要，因此本专利技术还提高了无人直升机系统的安全性；最后，由于气压高度计和GPS的 重量轻，因此本专利技术非常适用于无人直升机，尤其是小型无人直升机使用。附图说明图1是无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法的示意图。图1中无人直升 机的飞行控制计算机根据气压高度计和GPS测量的飞行高度值，经融合计算后得到无人 直升机的飞行高度值。具体实施例方式无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法由气压高度计，GPS全球定位系统 和飞行控制计算机组成。飞行控制计算机根据以下不同情况，融合气压高度计和GPS的高度测量值，作 为直升机的飞行高度h。情况一，当无人直升机在建筑物和树丛中起飞时，GPS会失效而无法测量高度 hePS。因此当GPS失效时，采用气压高度hbm作为直升机的飞行高度值h。情况二，当天气骤变或阵风吹过无人直升机时，会导致气压突变。此时气压高 度计的测量值hbm亦会发生突变，而实际上直升机的飞行高度h可能并未变化。因此，当 气压高度值hbm发生突变时，以GPS高度值hePS作为直升机的飞行高度值h。情况三，直升机飞行高度h发生变化时，气压高度值hbm和GPS高度值会同步变 化。因此，当气压高度值hbm和GPS高度值hePS同步变化时，以气压高度值hbm和GPS 高度值hePS的均值作为直升机的飞行高度值h。综合以上三种情况，无人直升机飞行高度h的计算公式为权利要求1.无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法，其特征在于，含有气压高度计， GPS (Global Positioning System)全球定位系统和飞行控制计算机，其中，同时采用气压高度计和GPS测量飞行高度，将气压高度计和GPS组成余度测高系统，飞行控制计算机融 合气压高度计和GPS的高度测量值，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度值没 有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度值和 气压高度值的均值作为飞行高度值，无人直升机飞行高度h的计算公式为式中，h为无人直升机飞行高度值，hbm为气压高度值，hePS为GPS高度值。全文摘要无人直升机气压高度计和GPS融合测高方法属于无人机飞行控制
，其特征在于，含有气压高度计，GPS(Global Positioning System)全球定位系统和飞行控制计算机，其中，气压高度计和GPS组成余度测高系统，飞行控制计算机经融合气压高度计和GPS的高度测量值后，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中当GPS失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而GPS高度值没有变化时，采用GPS高度值；当气压高度值和GPS高度值同步变化时，以GPS高度值和气压高度值的均值作为飞行高度值。本专利技术通过融合气压高度计和GPS的高度测量值，不仅提高了高度测量的可靠性和准确性，还可避免单独使用气压高度计易受阵风的影响，以及单独使用GPS易受周围环境的影响。文档编号G01C5/06GK102023000SQ20101050339公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日专利技术者朱纪洪, 王冠林 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人直升机气压高度计和ＧＰＳ融合测高方法，其特征在于，含有：气压高度计，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）全球定位系统和飞行控制计算机，其中，同时采用气压高度计和ＧＰＳ测量飞行高度，将气压高度计和ＧＰＳ组成余度测高系统，飞行控制计算机融合气压高度计和ＧＰＳ的高度测量值，得到无人直升机的有效飞行高度值，其中：当ＧＰＳ失效时，采用气压高度计的高度值；当气压高度值发生突变而ＧＰＳ高度值没有变化时，采用ＧＰＳ高度值；当气压高度值和ＧＰＳ高度值同步变化时，以ＧＰＳ高度值和气压高度值的均值作为飞行高度值，无人直升机飞行高度ｈ的计算公式为：＊＊＊式中，ｈ为无人直升机飞行高度值，ｈ↓［ｂｍ］为气压高度值，ｈ↓［ＧＰＳ］为ＧＰＳ高度值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠林，朱纪洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]