一种改进的UAV高度无缝融合导航方法

为了解决无人飞行器多机载高度传感器直接使用和切换导致的信号突变的问题,提出了一种基于微惯性器件、GPS、声纳、气压高度计的高度无缝融合方法.建立声纳和气压高度计误差模型,对其动态误差进行了分析和滤波预处理.采用基于增量的无缝融合方法获取高度变化估计值以修正气压高度.利用无迹卡尔曼滤波(UKF)方法将气压高度计、GPS和惯性导航系统信息进行有效融合获得精确的高度估计值.该方法考虑了各种高度传感器在动态环境下的误差特性,解决了模式切换带来的信号突变问题.飞行试验结果表明:采用该设计的方法系统具有较高的精度和可靠性.经过150 s飞行后,高度估计误差为0.4707m,能够满足无人飞行器飞行要求.     

基于单片机的微型飞行器高度计

介绍了一种新型微型飞行器高度计的设计技术,主要是利用微型数字压力传感器和PIC单片机串行通信,读取传感器中压力、温度值及补偿参数,用软件进行温度补偿和高度计算;经试验室测试,其相对高度误差<±3m。且该高度计具有体积小、重量轻、功耗低、工作可靠等特点。     

硅压阻式气压高度计的设计与实现

采用硅压阻式压力传感器,以ATmega88PA为控制器设计了气压高度计。内嵌全温度范围的曲面拟合算法进行温度补偿及线性化处理,解决了压力传感器的温漂和非线性问题,并用海拔高度与气压的关系计算高度。测量结果通过RS-485接口发送给上位机。测试结果表明,该气压高度计压力测量误差优于0.50‰,分辨率为0.01 h Pa,线性度为0.999 9;标准大气环境下高度测量误差为0.16 m,线性度为0.999 8。该气压高度计具有质量小、功耗低、精度高、工作可靠等优点。     

基于MS5607B的移动气压高度计的设计

采用数字压力传感器MS5607B,利用海拔高度和气压温度的关系,设计一种移动气压高度计.系统由可充电锂电池供电,MS5607B完成环境气压温度的数据采集,使用超低功耗微处理器STM32L 152读取采集数据、软件进行数据滤波、气压温度补偿和海拔高度计算,在液晶显示屏上实时显示数据.另外,移植文件系统FatFS,实现对数...     

基于BMP085的一种便携式海拔高度测量系统设计

介绍了一种基于BMP085数字气压传感器的气压高度计系统。利用海拔高度和气压、温度的关系,通过C8051F310微控制器读取传感器中压力值、温度值以及补偿参数,用软件进行测试中的温度补偿和海拔高度计算,并在此基础上对气压值进行噪声处理,在OLED上显示当前温度、气压、海拔高度和相对高度。整个系统集微控制器与微传感器为一体,具有精度高、体积小、功耗低、操作简单等优点。     

气压高度测量系统的设计与实现

针对传统机械和GPS方法测量高度时存在的不足,采用新型气压传感器测量高度的方法,构建了基于微机电系统(MEMS)数字气压传感器的高度测量系统。首先,介绍了新型数字气压传感器BMP180的结构和特点;其次,以高性能AVR单片机为控制平台,设计了数字气压和温度信号读取设备、有机发光二级管(OLED)显示屏和其他外围电路的硬件系统;然后,根据气压与高度的对应关系,开发了温度和气压信号采样、温度和气压补偿、高度推算以及结果显示的软件系统;最后,采用加权递推平均滤波算法对高度测量数据进行处理,减小了噪声和干扰,提高了测量的准确度和稳定性。为了验证设计方法的有效性,对高层建筑的不同楼层高度进行测试,结果表明该系统能够准确地测量楼层相对高度,标准偏差为0.32 m,平均误差为0.03 m。由此可见,采用加权递推平均滤波的新型气压高度测量方法,为低空高度测量提供了一种非常实用便携的解决方案,也为空间垂直位移测量尤其是三维空间的准确导航和定位提供了重要参考。     

一种用于空投翼伞雀降时的声波高度计系统设计

针对空投翼伞雀降时的准确测高问题,在分析了现有高度测量设备优缺点的基础上,提出了采用声波高度计来提高高度测量信号的准确度。首先完成了声波高度计系统原理样机的研制,并利用设计的声波高度计系统在室内和室外针对不同反射面分别进行了不同高度情况下的试验研究,多组试验数据事后处理的最大测量误差均值分别为室内的0.326m和室外的0.814m,表明设计的高度计在试验量测范围内,其测量精度可以满足空投的要求。     

基于GPS浮标的高度计定标技术研究

20世纪90年代以来,卫星高度计在监测海平面变化、海洋环流、区域海面地形、气候变化等方面做出了巨大的贡献。但是,卫星高度计测量海面高度时都会存在偏差和偏移,需要进行定标。定标的基本原理是在卫星星下点位置处,卫星过境时刻现场测量海面绝对高度值,与卫星高度计的测量值进行对比,得到其偏差和偏移。利用自主设计的GPS浮标测量卫星过境时刻的瞬时绝对海面高度值,分别在山东石岛、海南清澜完成了4次针对HY-2卫星高度计的绝对定标工作。定标结果表明:(1)在岸基GPS基准站的支持下,使用自制的GPS浮标海面高程测量精度优于50mm,满足高度计定标检验的需求;(2)HY-2卫星高度计测量的海面高度测量值随时间产生了漂移,存在系统偏差;(3)通过使用Jason-2高度计数据对HY-2的相对定标和使用GPS浮标对其进行的绝对定标结果表明,HY-2绝对海面高度测量的精度可以达到国际先进水平。     

车载惯导里程仪组合导航系统安装误差标定研究

研究了捷联惯导、GPS、里程仪和气压高度计构成的组合导航系统中惯导安装误差角对里程仪航位推算精度的影响;提出了以GPS输出作为辅助信息对惯导安装误差进行标定的方法;设计了以里程仪航位推算误差传播方程为系统方程,以里程仪航位推算结果和GSP位置输出之差为量测,通过卡尔曼滤波估计惯导安装误差的标定方法;仿真结果表明,该方法对惯导安装误差的标定精度能达到角秒级。在调试过程中采用该方法标定补偿后的系统实际跑车实验航位推算精度达到5m+行程的0.15%,表明补偿后残余的惯导安装误差影响已经可以忽略。     

FPGA在温度补偿气压测量系统设计中的应用

介绍一种基于FPGA带温度补偿设计的气压测量系统,详细论述了FPGA处理器在气压测量系统设计中各功能部分的内部设计结构、工作流程以及补偿算法的分析和设计,最后通过系统测试结果验证FPGA设计对气压测量系统中温度补偿的可行性和有效性。由于FPGA具有高可靠性、强数据处理能力、速度快等特点,有效地改善了一般气压测量系统精度低、处理速度较慢、实时性较差的问题。     

基于STM32的高精度车载气压高度表设计

针对车载气压高度表对跨地域、长时间运行的高精度以及系统小型化、界面友好化等要求,设计了基于STM32硬件平台的车载气压高度表系统.系统中采用高精度硅压阻式压力传感器,皮托管及相关管路组成气路系统实现大气压静压的采集,并通过嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和图形用户界面μC/GUI实现基于多任务的界面显示.实验结果表明：经实时校正后的车载气压高度表在长时间运行时测量精度优于1.2m,具有较高的测量精度,能很好地满足气压高度表车载应用的高精度高度定位要求.     

一种基于气压高度增强的BD/GLONASS星座兼容导航算法

首先给出了气压高度增强的BD/GLONASS星座兼容导航的数学模型,然后讨论了钟差、气压高度和BD/GLONASS/气压高度的卡尔曼滤波器方法,最后对实测的动态数据进行仿真.算法的目的是在GLONASS卫星可见性较差的情况下,用气压高度增强提高BD/GLONASS星座兼容导航的可靠性.     

数字压力传感器BP5607应用实现

基于MEMS技术的数字压力传感器技术正处于一个迅猛发展的阶段,数字压力传感器目前的灵敏度可以做到0.01mbar,高灵敏度、高分辨率的数字压力传感器在日常生活中越发扮演着重要的角色。介绍了高分辨率数字压力传感器BP5607的设计思想;基于ARM处理器LPC1768+BP5607的架构,结合改进型差分气压测高的高程算法实现了BP5607的气压测高仪,克服了在“国际标准大气”模型下大气压无规则变化带来的高程测量误差,提高了高程测量精度。实验表明,该测高仪具有优于0.2m的高程测量分辨率和较高的灵敏度,对导航定位形成良好的辅助效果。     

某型机载高度表指示器数字化显示电路设计

机载高度表磁电指针式显示器存在着读数精度不高、抗震性差、非线性程度不好、模拟数据不易存储等缺陷,将高度表指示器进行数字化显示处理,除了方便读取高度数据和提高读数精度外,还能将高度数据存储到计算机内配合其他作战数据处理系统使用,进而提高设备的综合性能;针对这一问题,根据模拟高度电压信号特点,利用MCS-51单片机及接口电路设计了高度表指示器数字化显示电路。通过接口电路功能扩展和软件编程对高度表模拟高度电压进行采样量化、A/D转换、非线性修正以及LED数码显示;实践结果表明,该数字化电路显示精度高、数据易存储、制作成本低、通用性强,只需修改查表程序即可应用于其他高度表磁电示器的数字化显示,在模拟信号数字化显示处理方面具有一定的典型性。     

基于FPGA的数字磁罗盘开发

针对电子罗盘的定位导航应用,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)作为微控制器的数字磁罗盘,具有成本低、速度快、功耗小的优点。FPGA负责完成对数字磁阻传感器和数字加速度计的数据采集、方位角计算、LED显示以及串口输出等处理。对罗盘的误差来源进行了分析,重点对其中的硬干扰误差进行了补偿修正。为了验证设计效果,对数字磁罗盘实物进行了测试,测试结果表明:磁罗盘在进行误差补偿后,精度范围能够达到1°～2°左右,且长期运行时稳定,可适用于普通导航领域。     

一种基于FPGA/MCU结构的线性调频高度表

本文介绍了一种基于FPGA/MCU结构的线性调频高度表,采用通用的数字化平台和FPGA/单片机的结构,并用软件算法实现了高度搜索、高度跟踪、STC、AGC等功能,具有性能稳定、扩展性强、精度高、成本低等特点。主要内容包括高度表的工作原理、整机性能、组件设计和飞行试验,并着重介绍了信号处理组件的设计,如硬件电路结构、器件选型、软件算法等。飞行试验表明该高度表具有良好的测高能力和精度。     

Improve the Height Measurement Accuracy in Three-dimensional Imaging Altimeter Using Nadir Interferometric Phase

Roll angle is an important parameter for three-dimensional imaging altimeter to measure Sea Surface Height.The height error due to the roll angle error grows linearly across the swath and a slight error of roll angle will results in a large height error within observation range.So a very accurate knowledge of the roll angle error is required.Nadir interferometric phase has a strong correlation with the roll angle,so using the nadir interferometric phase from the interference image can get roll angle more accurately than instrument measurements.It’s possible to meet the centimeter-level accuracy after correcting the roll angle error.Simulation measurement and elevation reconstruction based on the geometric relationship were performed,and the research of correction the roll angle error by nadir interferometric phase was carried out.Both theoretical calculation and numerical simulation show that the measurement accuracy of roll angle can be as high as 0.03 arcsecond when the accuracy of nadir interferometric phase is 10-3rad.In this case,the height measurement accuracy have been averaged across a swath between 10 and 60 km of nadir will decrease to 0.48 cm which is 6.02 cm when the roll accuracy is 0.36 arcsecond.It means that the nadir interferometric phase method can effectively correct the roll error of three-dimensional imaging altimeter.