基于维纳滤波法的提高无人机测高精度方法研究

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1、2011年10月宇航计测技术Oct．，201l第31卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVo1．31．No．5文章编号：1000—7202(2011)O5—0066—04中图分类号：TP212文献标识码：A基于维纳滤波法的提高无人机测高精度方法研究邵兵赵建波刘志伟丛书全(1．中国人民解放军92941部队93分队，葫芦岛125001；2．中国船舶重工集团公司第713研究所，郑州450015；3．q-国人民解放军92419部队，兴城125106)摘要无人机高精度高度保

2、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。关键词无人机维纳滤波高度保持AltitudeMeasurePrecisionofUVABasedonWienerFilterSHAOBingZHAOJian—boLIUZhi—w

3、eiCONGShuquan(1．Unit92941ofPLA，Huludao125001；2．The713ResearchinstituteofCSIC，Zhengzhou450015；3．Unit92419ofPLA，Huludao125106)AbstractRadioaltimeteriscommonlyusedformeasuringaltitudeandaltitudedifferenceofUVAaltituderest．Inordertoeliminateorreducetheeffectofrandomj

4、ammingsignalonradioaltimeter，theoutputsignalsmustbeprocessed．SotheoptimumestimateofWienerfilterisproposedforenhancingtheantijammingabilityofradioaltimeter．KeywordsUnmannedAerialVehicleWienerfilterAltituderest1引言给地面任务控制站，以便地面控制人员(领航员)掌握无人机的飞行情况，或在需要时对无人机采取应无人机(Unm

5、annedAerialVehicle，UVA)为了执急措施。高度测量有气压高度表和无线电高度表两行各种飞行任务，需要在海面上飞行，特别是掠海飞种测量方式，气压高度表误差相对较大，无线电高度行，无人机要完成这样的飞行任务，需要高精度高度表误差较小，气压高度表宜在中高空以上高度使用，保持装置，而高精度高度保持装置需要高精度高度而低空和超低空需要采用无线电高度表。无线电高测量装置(高度传感器)来测量高度、高度差、高度度表在海面上测高时，由于海杂波(由海浪等产生)变化率等反映无人机高度变化的信息信号，这些信以及自身噪声等随机干扰

6、信号的影响，会产生较大号作用有两种，一是回馈给无人机自动驾驶仪，来稳的误差，从而使无人机高度控制回路精度变差，影响定无人机的定高飞行；二是通过遥控遥测系统下传无人机完成掠海飞行任务。为了消除或尽量减小海第5期基于维纳滤波法的提高无人机测高精度方法研究杂波以及自身噪声等随机干扰信号，对无线电高度满足公式(5)所表示的维纳——霍普夫方程表的影响，需要对无线电高度表输出信号进行必要的函数h(t)，即为维纳滤波方式的最优滤波器。公的处理。本文论述了采用维纳滤波法最优估计技术式(5)中尺(f)为信号s(t)观测量值。(t)之间的来

7、设计提高无线电高度表抗干扰的措施方法。互相关函数，R()为自相关函数。对于任何问题都用维纳——霍普夫方程来求2维纳滤波解是不现实的，但当问题仅限于时不变系统、平稳随机过程时，采用频率域法(如伯德——香浓法)求目前，对各种控制信号或数据信息进行最优估解维纳——霍普夫方程，就会比较简单。计通常有两种方法：卡尔曼滤波法和维纳滤波法。现在假设其谱密度可以分解展开为从噪声中提取信号波形的各种估计方法中，维G(∞)=()×()(6)纳(Wiener)滤波是一种最基本的方法，适用于需要式(6)中(∞)=(03)，(09)在相平面从噪声

8、中分离出的有用信号是整个信号(波形)，而的下半面有解，且没有零极点。(∞)在相平面09不只是它的几个参量。由于维纳滤波法具有比较容的上半面有解，且没有零极点。这样，就可以得到维易实现且对于线性时不变系统的平稳过程等价于卡纳滤波器的传递函数尔曼滤波法的显著特点，所以，我们选用维纳滤波法来设计无人机掠海飞行提高测高精度的