无线电高度表数据融合测高系统以及测高方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器高度测量技术领域，具体涉及一种无线电高度表数据融合测高系统以及测高方法。
【背景技术】
[0002]无线电高度表是航空航天飞行器重要的电子设备之一，主要用于测量飞行器的绝对高度。无线电高度表的工作原理为:利用无线电波反射原理工作，具体的，在飞机上装有无线电发射机及无线电接收机，测量时，无线电发射机经发射天线向地面发射无线电波，无线电接收机将先后接收到的由无线电发射机直接传来的电波和经地面反射回的回波进行比较，两束电波存在有时间差。如果电波在传送过程中没有受到干扰，时间差正比于被测高度，由于电波传播的速度为恒值，因此，可测量得到飞行器当前对地面的绝对高度。
[0003]精确实时测量飞行器的绝对高度，是决定飞行器控制精度和系统稳定性的关键参数。现有的无线电高度表在测量飞行器的绝对高度时，具有低高度测高准确的特点；但是，当飞行航线经过高楼或深沟时，或者，当飞机进行大俯仰、大横滚机动飞行时，会出现无线电高度表测高不准的现象，进而影响飞行器控制精度和系统稳定性，严重时，甚至会危及飞行器的飞行安全，如何解决上述问题，是目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种无线电高度表数据融合测高系统以及测高方法，可有效解决上述问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]本发明提供一种无线电高度表数据融合测高系统，包括:处理器、无线电高度测量单元、陀螺仪、加速度计以及气压计；所述处理器分别与所述无线电高度测量单元、所述陀螺仪、所述加速度计以及所述气压计连接。
[0007]本发明还提供一种无线电高度表数据融合测高方法，包括以下步骤:
[0008]步骤I，在飞行器飞行过程中，无线电高度测量单元按一定的采样频率实时测量得到飞行器无线高度值，并将测量得到的所述飞行器无线高度值实时上传给所述处理器；
[0009]同时，所述陀螺仪实时测量得到飞行器倾斜角度值，并将测量得到的所述飞行器倾斜角度值实时上传给所述处理器；
[0010]同时，所述加速度计实时测量得到飞行器加速度值，并将测量得到的所述飞行器加速度值实时上传给所述处理器；
[0011]同时，所述气压计实时测量得到飞行器所在环境的气压值，并将所述气压值换算为飞行器气压高度值，然后将所述飞行器气压高度值实时上传给所述处理器；
[0012]步骤2，所述处理器实时不断接收所述飞行器无线高度值、所述飞行器倾斜角度值、所述飞行器加速度值以及所述飞行器气压高度值；
[0013]所述处理器并行运行第I线程、第2线程和第3线程；
[0014]其中，第I线程的运行过程为步骤2.1 ;
[0015]第2线程的运行过程为步骤2.2 ;
[0016]第3线程的运行过程为步骤2.3 ;
[0017]步骤2.1，第I线程的运行过程，包括:
[0018]步骤2.1.1:所述第I线程实时接收所述飞行器加速度值以及所述飞行器气压高度值；
[0019]所述第I线程采用实时接收到的每个飞行器加速度值对实时接收到的每个飞行器气压高度值进行修订，得到每个时刻的飞行器有效气压高度值；然后，绘制得到以时间为横坐标、以飞行器有效气压高度值为纵坐标的气压高度辅助曲线；并实时计算得到当前时刻的气压高度辅助曲线斜率Kl ;并实时将气压高度辅助曲线斜率Kl上传给第2线程；
[0020]步骤2.2，第2线程的运行过程，包括:
[0021]步骤2.2.1，第2线程实时不断接收所述飞行器无线高度值，并实时判断所述飞行器无线高度值是否超过第I设定极大值，如果未超过，则将该飞行器无线高度值实时传输给第3线程；如果超过，则执行步骤2.2.2 ;
[0022]步骤2.2.2，所述第2线程以时间为横坐标、以飞行器无线高度值为纵坐标，绘制得到无线高度曲线，并实时计算得到当前时刻的无线高度曲线斜率K2;
[0023]所述第2线程实时判断无线高度曲线斜率K2与气压高度辅助曲线斜率Kl的偏离度是否超过预设值，如果未超过，则将该飞行器无线高度值实时传输给第3线程；如果超过，则剔除该飞行器无线高度值；
[0024]步骤2.3，第3线程的运行过程，包括:
[0025]步骤2.3.1，所述第3线程实时接收所述飞行器倾斜角度值，并判断所述飞行器倾斜角度值是否超过第2设定极大值，只要未超过，即执行步骤2.3.2 ;一旦超过，立即终止执行步骤2.3.2，跳转执行步骤2.3.3 ;
[0026]步骤2.3.2，所述第3线程按第I自校准周期进行自校准，设第I自校准周期的时间长度为Tl，则:在当前第I自校准周期内，初始时，缓存为空，然后，所述第3线程不断将接收到的来自于第2线程的飞行器无线高度值存储到缓存中，并且，每当将一个飞行器无线高度值存储到缓存时，对缓存中所存储的各个飞行器无线高度值进行滤波处理，得到当前时刻的飞行器无线高度有效值，并输出所述飞行器无线高度有效值；当达到本次的第I自校准周期时，所述第3线程清空所述缓存中存储的各个飞行器无线高度值，然后进入下一个第I自校准周期；
[0027]步骤2.3.3，包括:
[0028]步骤2.3.3.1，假设在时刻tl，所述第3线程接收到某个超过第2设定极大值的飞行器倾斜角度值，则从时刻tl开始，所述第3线程一方面实时判断所接收到的最新的飞行器倾斜角度值是否已低于第2设定极大值，如果未低于，则执行步骤2.3.3.2 ;如果低于，则立即返回执行步骤2.3.2 ;
[0029]步骤2.3.3.2，所述第3线程按第2自校准周期进行自校准，设第2自校准周期的时间长度为T2 ;则:所述第3线程将从时刻tl到时刻tl+T2接收到的来自于第2线程的每个飞行器无线高度值均存储到缓存中，并且，每当将一个飞行器无线高度值存储到缓存时，对缓存中所存储的所有飞行器无线高度值进行滤波处理，得到当前时刻的飞行器无线高度有效值，并输出所述飞行器无线高度有效值。
[0030]优选的，步骤2.1.1中，所述第I线程采用实时接收到的每个飞行器加速度值对实时接收到的每个飞行器气压高度值进行修订，具体为:
[0031]所述第I线程实时比较当前时刻接收到的飞行器气压高度值与前一时刻接收到的飞行器气压高度值，判断当前时刻的飞行器气压高度值是否发生突变；如果发生突变，则获取当前时刻的飞行器加速度值，并判断飞行器加速度值是否发生突变，如果飞行器加速度值发生突变，则当前时刻的飞行器气压高度值为有效的飞行器气压高度值；如果飞行器加速度值未发生突变，则剔除当前时刻的飞行器气压高度值。
[0032]优选的，步骤2.2.1中，第I设定极大值为40米；
[0033]步骤2.3.1中，第2设定极大值为41° ;
[0034]步骤2.3.2中，第I自校准周期为3秒；
[0035]步骤2.3.3.2中，第2自校准周期为150秒。
[0036]本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统以及测高方法具有以下优点:
[0037]可在地面情况复杂时向飞行器提供合理的对地绝对高度值，并在大机动飞行时提供准确的对地绝对高度值，提高了飞行器的飞行安全性。
【附图说明】
[0038]图1为本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统的原理示意图；
[0039]图2为本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统的装配示意图；
[0040]图3为本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统的电路原理示意图；
[0041]图4为本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统的电气连接示意图；
[0042]图5为本发明提供的无线电高度表数据融合测高方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图对本发明进行详细说明:
[0044]为了克服现有的无线电高度表不能进行飞行器对地距离精确测量的不足，本发明提供一种无线电高度表数据融合测高系统以及测高方法，不仅能在地形复杂的飞行航线上进行精确合理的飞行器高度指示，而且能在大机动飞行时，有效避免由于天线波瓣不合适而引起的测量误差。
[0045]本发明提供的无线电高度表数据融合测高系统，如图1所示，为无线电高度表