基于维纳滤波法的提高无人机测高精度方法研究

无人机高精度高度保持装置,通常采用误差相对较小的无线电高度表来作为测量高度或高度差的传感器。无线电高度表在海面上测高时,由于海杂波以及自身噪声等随机干扰信号的影响,会产生较大误差。为消除或减小海杂波以及自身噪声等随机干扰信号对无线电高度表的影响,需要对无线电高度表输出信号进行必要的处理。本文着重论述采用维纳滤波法最优估计技术来设计提高无线电高度表抗干扰的措施方法。     

调频连续波无线电高度表的仿真研究

阐述了调频连续波无线电高度表工作原理和仿真模型，在分析中考虑了垂直速度形成的多普勒效应，文中给出几种仿真计算的结果，分析计算结果可得知高度表的工作稳定性以及多普勒效应引起的动态误差，仿真计算程序可以应用于优化伺服系统参量或制作高度表的数学仿真器等方面。     

收发一体式无线电高度表设计

为了满足中小型掠海飞行器对无线电高度表的需求，基于IVS948模块设计了一种收发一体式无线电高度表。采用线性调频连续波体制，分析对比了锯齿波和对称三角波调制信号对测量高度的影响，并对其它主要参数的选取进行了计算和分析；对软件运行流程中各个工作模式的关键环节进行了具体说明，并将FFT-CZT算法引入高度测量中。经过对工程样机的带飞试验，其测量数据与GPS差分高度数据相一致。结果表明，该型高度表工作可靠，测量数据可信，精度高，可用于中小型掠海飞行器的飞行控制系统。     

基于数据拟合的雷达高度表告警信号测试方法

阐述了雷达高度表自动测试系统软硬件组成和原雷达高度表告警信号测试方法,指出原测试方法存在的测试效率低下问题,针对该问题提出了基于最小二乘数据拟合的雷达高度表告警信号测试方法,并给出了测试数据和实验结果.该测试方法首先应用少数激励和输出数据进行数据拟合,应用拟合函数确定发出告警信号的激励电压初始电压值,再以小电压幅度逐次调整激励电压,以完成精确测量,应用该方法可在保证测试精度的前提下大大提高测试效率.     

气压式绝对高度表大气温度修正装置的设计与试验

目前飞机上广泛应用的气压式高度表由於大气温度变化所产生的误差,不能直接指示飞机高出海平面的绝对高度。本文在理论上证明了可以使用大气温度修正装置消除大气温度变化所产生的误差,因而可直接指示飞机的绝对高度。文中根据上述原理,在普通气压式高度表内增设了一个大气温度修正装置,制成气压式绝对高度表。在实验室气压箱内得出的试验数据证明,上述绝对高度表可以在容许误差范围内直按指示飞机的绝对高度。     

用VXI总线技术实现无线电高度表自动检测

提出了基于VXI(VMEBus eXtension for Instrumentation)总线技术的具有通用性、扩展性和先进性的机载设备自动检测设备的实现方案.以两种常见体制的无线电高度表为例,对系统进行了功能和结构设计,讨论了关键技术,设计了测试方案,从测试方法、内容、原理和结果分析等方面进行了讨论.通过分层测试和引入人工辅助测试手段,解决了早期高度表可测性差的问题.软件模拟运行验证了分层测试的可行性和优越性,满足系统设计的指标.     

基于视觉的无人作战飞机自主着陆导航方案

提出了基于视觉的无人作战飞机自主着陆组合导航方案.基于视觉的自主着陆 组合导航系统,可以根据视觉、惯导、高度表等传感器系统的特点,融合各机载传感器的测 量信息,在不依赖外部导航信息的情况下,得到无人作战飞机(UCAV)相对于跑道的着陆导 航信息.由于视觉信息在导航系统中的重要作用,对计算机视觉算法及其实时性进行了讨论 .对如何将视觉信息与惯导、高度表信息融合,构造多速率扩展Kalman滤波器进行了阐述. 通过自主开发的"UCAV自主着陆实时仿真验证平台"对该方案进行仿真,得到了满意的结果.      

不同传感器精度下的地形辅助导航系统性能评估

为完成地形辅助导航系统的传感器选型以及改进地形匹配算法和地形辅助导航系统可靠性的研究,开展了传感器精度对地形匹配概率的影响研究.针对不同的地形,分析了高度表误差、速度误差和航向角误差对地形匹配概率的影响,并根据实际要求通过仿真计算确定地形匹配系统中各传感器的误差范围.利用丘陵、山地和高山地等大量地形数据进行测试验证,仿真结果表明:在地形匹配概率大于90%时,速度误差小于2.2 m/s,航向角误差小于0.6°,高度表噪声标准差小于16.4 m.     

神经网络在无线电高度表故障诊断中的应用

在神经网络的软件描述上提出了神经层模块的算法,简化了编程和调试,并将该方法应用到了无线电高度表自动测试系统中,取得了较好的效果。     

等效高度电缆箱检定仪

该检定仪是专为无线电高度表高度量值建立的工作标准。它采用的原理新颖，具有独创性，无测量盲区，精密度高，并具有电路简单、维修方便、便于携带、造价低廉等优点，在国内自行研制的同类产品中居领先地位。     

国外星载雷达高度计的发展和展望

70年代以来,星载雷达高度计在世界范围内得到了迅速的发展。文章讨论了星载雷达高度计的原理和特点,并且介绍了星载雷达高度计的重要意义、发展历史和背景以及它的发展状况。最后展望了星载雷达高度计的发展趋势。     

激光测高仪回波分解算法

开发了一种激光测高仪回波基本信息提取算法,对回波数据进行了高斯波分解,获取了高斯波分量的个数,及每个高斯波分量的波中心位置、宽度和幅度等参数．该算法首先根据回波拐点的数目和位置确定出高斯分量的个数及每个高斯分量的波中心位置和宽度初始值,随后利用线性最小二乘法计算出每个高斯分量的幅度,最后将经过选择和标记的高斯分量针对实际回波采用Levenberg-Marquardt方法进行拟合,得到优化后的高斯波基本参数．通过这些基本参数信息,能够进一步推导出激光测高仪光斑内各个反射表面的垂直分布、起伏程度和反射率等基本信息．     

基于分层介质模型的HF雷达高度计火星回波仿真研究

火星次表层中的水探测是当前深空探测领域中的热门问题之一. 高频(HF)雷达高度计具有较强的穿透能力, 且能同时实现距离和功率测量, 是火星次表层探测的重要手段. 介绍了高频雷达高度计系统的原理和设计, 通过分析高度计电磁脉冲与多层光滑介质之间的相互作用, 得出其回波功 率随时间变化的模型, 并考虑了表面粗糙度对表面回波功率的影响. 选用典型的火星分层介质模型, 对其介电常数特性和高度计回波波形 进行了仿真. 仿真结果表明, 采用高频雷达高度计系统可实现对火星次表 层介电特性垂直廓线的反演, 对火星中水的识别具有重要 作用.      

Altimetry,bathymetry and geoid variations at the Gavdos permanent Cal/Val facility

The aim of this work has been to examine the relationship of steep bathymetry in the coastal areas around the permanent Cal/Val facility of Gavdos, and their influence on the produced calibration values for the Jason-2 satellite altimeter. The paper describes how changes in seafloor topography (from 200 to 3500 m depth over a distance of 10 km) are reflected on the determined altimeter parameters using different reference surfaces for satellite calibration. Finally, it describes the relation between these parameter trends and the region’s local characteristics.     

Precise orbit determination and sea-surface topography from ERS-1

Results of ERS - 1 orbit refinement procedures for long-arcs are summarised with particular reference to gravity field modelling and sea-surface topography. Long arcs from the three day and thirty - five day repeat cycles have been used to refine the earth's gravity field constrained by the JGM- 2 covariance matrix and simultaneously to solve for the quasi - stationary sea - surface topography. Orbital computations are presented for arcs not included within the refinement process with improvements identified through rms of fit to laser, altimeter and single satellite crossover data. Additional results utilising dual crossovers with TOPEX / POSEIDON in a full dynamic process are also presented. In particular, reference is made to the relative altimeter biases between the respective satellites and the characteristics of the orbital adjustment through inclusion of dual crossover data.     

Gravity field model adjustment from ERS-1 and TOPEX altimetry and SLR tracking using an analytical orbit perturbation theory

The JGM-2 gravity field model has been adjusted using 70 days of ERS-1 and 19 10-day repeat cycles of TOPEX/Poseidon SLR and single satellite altimeter crossover differences. In addition, dual satellite altimeter crossover differences between ERS-1 and TOPEX for the selected 70-day period of ERS-1 and TOPEX repeat cycle 18 have been used in the JGM-2 model adjustment. In the computation of the normal equations, use was made of the analytical Lagrange linear perturbation theory. The single satellite altimeter crossover difference rms was brought down from 15.2 to 14.1 cm for ERS-1 and from 10.6 to 10.5 cm for TOPEX. The dual satellite altimeter crossover difference rms was reduced from 17.7 to 16.9 cm. Furthermore, the weighted rms of fit of SLR measurements was brought down from 16.0 to 14.4 cm for ERS-1, and from 5.4 to 5.0 cm for TOPEX/Poseidon.     

Regional in situ validation of satellite altimeters: Calibration and cross-calibration results at the Corsican sites

The in situ validation of the satellite altimeter sea surface heights is generally performed either at a few local points directly flown over by the satellites or using the global tide gauge network. A regional in situ calibration method was developed by NOVELTIS in order to monitor the altimeter data quality in a perimeter of several hundred kilometres around a given in situ calibration site. The primary advantage of this technique is its applicability not only for missions flying over dedicated sites but also for missions on interleaved or non repetitive orbits. This article presents the altimeter bias estimates obtained with this method at the Corsican calibration site, for the Jason-1 mission on its nominal and interleaved orbits as well as for the Jason-2 and Envisat missions. The various regional bias estimates (8.2 cm and 7.4 cm for Jason-1 respectively on the nominal and interleaved orbits in Senetosa, 16.4 cm for Jason-2 in Senetosa and 47.0 cm for Envisat in Ajaccio, with an accuracy between 2.5 cm and 4 cm depending on the mission) are compared with the results obtained by the other in situ calibration teams. This comparison demonstrates the coherency at the centimetre level, the stability and the generic character of the method, which would also be of benefit to the new and future altimeter missions such as Cryosat-2, SARAL/AltiKa, Sentinel-3, Jason-3, Jason-CS.     

基于UKF的雷达高度计自主定轨

探讨了利用推广卡尔曼滤波估计非线性系统状态时存在的问题,从而介绍了目前广泛使用的分步逼近的卡尔曼滤波(UKF,Unscented Kalman Filter).为了提高导航的可靠性和准确性,在星敏感器导航系统中引入雷达高度计作为一个新的测量设备,提出了一种基于星上雷达测高仪及星敏感器联合进行卫星自主定轨的算法.建立了比较复杂的地球海平面模型,并考虑了其中风生重力波的影响. 利用雷达测高仪的测量结果和地球形状模型,计算地心矢量在卫星本体中坐标系的方向.利用UKF滤波定轨算法,明显提高了自主定轨的精度.数值仿真结果表明,UKF定轨精度要远优于推广卡尔曼滤波.