一种无人机无线电高度表几何测量误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种无人机无线电高度表几何测量误差补偿方法，所述的误差补偿方法主要是针对无人机进场着落、贴地、掠海飞行和地形规避等低空飞行场合，在综合考虑发射和接收天线的几何距离l和飞机姿态角（俯仰角θ，滚转角γ）的基础上，从无线电高度表测量原理出发，提出的几何测量误差补偿方法。本发明可用于无人机的自动控制飞行，特别是在进场着落、贴地、掠海飞行和地形规避等场合，将有利于提高飞行安全系数和高度控制精度。

主权项

一种无人机无线电高度表几何测量误差补偿方法，包括以下几个步骤：步骤一：首先对飞行姿态进行高度补偿；获取无线电高度表测得飞机的高度H_C、飞机的俯仰角θ、滚转角γ、发射和接收天线的几何距离l，根据公式(1)对H_C进行修正，得到修正后的飞行高度H_r：$H_r=\frac{1}{2}\sqrt{4{\left(H_{C}cos\gamma \right)}^2+{\left(lsin\theta \right)}^2-l^2}---\left(1\right)$步骤二：确定高度误差补偿门限；设时，无线电高度表的输出信息为H_C，其中，σ为无线电高度表测量精度，m为精度缩放因子，根据公式(1)，经过不等式缩放与折算，得到高度误差补偿门限Hct：$Hct=\frac{2\sigma -ml\sqrt{2}}{2\sqrt{2}m-2m}---\left(2\right)$步骤三：将高度误差补偿门限Hct分为上升段和下降段高度补偿；根据无人机执行任务的需求和机型选择精度缩放因子m的取值，将m代入到公式(2)得到下降段的高度误差补偿门限，记为Hctd；设置切换安全距离为N米，根据无人机执行任务的需求和机型选择安全距离N的取值，上升段的高度误差补偿门限Hctl为：Hctl＝Hctd+N        (3)步骤四：设定上升段和下降段门限高度处的平滑软化过渡方法；当无线电高度表的输出高度信息H_C大于或等于Hctl时，上升段的高度平滑表达式为：Hcl(t)＝Hc₁(t)+(Hr₁(t₀)‑Hc₁(t))K₁(t)        (4)其中：t∈[t₁,t₁+T₁]，T1为上升段平滑时间，t₁为高度表的输出信息H_C1首次大于Hctl的时间节点，Hcl(t)为上升过渡段经平滑后的高度值，Hc₁(t)为平滑时间内高度表的输出信息，Hr₁(t₀)表示将高度表输出Hc₁(t)送入公式(1)得到的修正后的飞行高度；当无线电高度表的高度输出H_C小于或等于门限Hctd时，下降段的高度平滑表达式为：Hcd(t)＝Hr₂(t)+(Hc₂(t₀)‑Hr₂(t))K₂(t)      (5)其中：t∈[t₂,t₂+T₂]，T₂为下降段平滑时间，t₂为高度表的输出高度信息H_C2首次小于Hctl的时间节点，Hcd(t)为下降过渡段经平滑后的高度值，Hr₂(t)为平滑时间内经步骤一实时修正后的飞行真实高度，Hc₂(t₀)表示无线电高度表实际输出；步骤五：飞行过程中，首先判断高度表相邻两拍间输出的高度信息差值ΔH的符号，当ΔH≥0时，若Hc<Hctl，转入步骤一对高度表输出高度进行实时补偿；若Hc≥Hctl，则转入步骤四，进行高度软化，直至Hc≥Hcl(t₁+T₁)，T1为上升段平滑时间，t₁为高度表的输出信息H_C1首次大于Hctl的时间节点，退出步骤四，此时直接利用高度表的输出高度信息；当ΔH<0时，若Hc>Hctd，则无需对高度进行补偿；若Hc≤Hctd，则转入步骤四进行高度软化，直至Hc≤Hcd(t₂+T₂)，T₂为下降段平滑时间，t₂为高度表的输出高度信息H_C2首次小于Hctl的时间节点，退出步骤四，转入步骤一对高度进行实时补偿。