[发明专利]一种地面定向天线数字引导方法及系统

说明书

本发明提供一种地面定向天线数字引导方法及系统，数字引导功能解算时，首选无人机的GPS信息作为经度‑纬度‑高度信息；当GPS信息失效时，采用无人机的航姿信息为经度‑纬度‑高度信息：以无人机航姿信息作为经度‑纬度信息，以无人机大气机高度信息作为高度信息；当GPS信息的经度‑纬度‑高度信息恢复时，自动切换回GPS信息。本发明针对地面站数字引导功能解算时，仅使用飞控经度‑纬度‑高度信息的单裕度问题；充分利用无人机传感器信息，增加备份经度‑纬度‑高度信息，形成双裕度备份的模式以消除单点故障；为保证无人机位置信息的机上/地面使用数据的一致性,还需考虑合理的飞控经度‑纬度‑高度位置信息失效判据，以及灵活的切换模式。

技术领域

本发明属于地面站引导技术领域，特别是地面定向天线数引技术领域。

背景技术

数据链作为无人机平台的重要组成部分，实现将地面站上行遥控数据发送至无人机，同时将无人机下行遥测数据回传至地面站，其无线通信性能指标直接影响无人机平台的性能以及飞行安全。在无人机测控链路的设计中，为保证数据链路有足够的作用距离，数据链地面端需采用定向天线加全向天线的模式。当使用地面全向天线进行通信时，为保证地面定向天线能够对准无人机，通常使用手动跟踪、自动跟踪以及数字引导等方式对准无人机。其中，在无人机飞行过程中，更是以数字引导（简称数引）的方式为主。因此，如何优化地面定向天线数字引导功能，增加数字引导功能的裕度成为关键技术之一。

目前国能常用的地面定向天线数字引导技术，通常是使用飞控计算机正在使用的飞机经度-纬度-高度信息作为无人机平台的位置信息，而数据链地面终端采用预先标定的经度-纬度-高度信息作为地面站的位置信息；通过数据链将无人机的位置信息下传至地面站后，结合无人机的位置信息以及地面站的位置信息可解算出地面定向天线所需转动的方位角度与俯仰角度，完成地面定向天线对无人机的对准。

由于地面站的经度-纬度-高度信息是预先标定且不移动的，因此，无人机端的经度-纬度-高度信息成为地面定向天线数字引导功能优劣的关键点。目前国内常用的定向天线数字引导技术对无人机的位置信息完全依赖于飞控计算给出的无人机组合GPS经度-纬度-高度信息，这样的设计增加了对GPS设备可靠性的要求，并且没有充分利用无人机上各传感器的信息。

发明内容

本发明针对地面站数字引导功能解算时，无人机位置信息仅使用飞控经度-纬度-高度信息的单裕度问题；地面站数字引导功能解算时可充分利用无人机传感器信息，增加备份经度-纬度-高度信息，使整个系统功能形成一个双裕度备份的模式以消除单点故障。此外，为保证无人机位置信息机上/地面使用数据的一致性,还需考虑合理的飞控经度-纬度-高度位置信息失效判据，以及灵活的切换模式。

一种地面定向天线数字引导方法，步骤为：

数字引导功能解算时，首选无人机的GPS信息作为经度-纬度-高度信息；

当GPS信息失效时，采用无人机的航姿信息为经度-纬度-高度信息：

以无人机的航姿信息作为经度-纬度信息，以无人机的大气机高度信息作为高度信息；

当GPS信息的经度-纬度-高度信息恢复时，自动切换回“GPS模式”；

所述GPS信息失效的判据为：GPS信息的经度-纬度-高度信息设定时间内无变化，且高度值与航姿信息的气压高度值相差大于设定值时，判定“GPS模式”下位置信息失效；

所述航姿信息失效的判据为：航姿信息的经度-纬度-高度信息设定时间内无变化，判定“航姿模式”下位置信息失效；

当GPS信息与航姿信息同时判定为失效时，使用GPS信息。

所述GPS信息失效的判据为：GPS信息的经度-纬度-高度信息3s内无变化，且高度值与航姿信息的气压高度值相差大于100m。