[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的直升机旋翼遮挡预测方法

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的直升机旋翼遮挡预测的方法，其包括：当直升机接收到被遮挡的信号时，对信号功率进行滑动平均运算，基于预设的功率阈值，统计遮挡周期内遮挡周期长度以及遮挡时间长度，根据旋翼的初始遮挡状态，计算旋翼的遮挡周期以及遮挡率，通过卡尔曼滤波得到下一个周期的遮挡周期以及遮挡率的预测值，然后计算下一周期的缝隙时间长度的预测值，即完成了旋翼遮挡预测。利用该方法可以用于直升机返向链路中，实现突发传输，并且能够有效地减少旋翼遮挡对信号传输的影响，提高信道利用率。

技术领域

本发明涉及直升机抗旋翼遮挡的卫星通信技术领域，具体涉及一种直升机旋翼遮挡预测方法。

背景技术

目前，直升机在反恐怖、抢险救灾、处理边防突发事件等非战争军事行动中起到越来越重要的作用。直升机卫星通信系统是由直升机和地面固定站通过同步卫星构成点对点通信系统。由于卫星通信电波传播方式是直射波，要求在无遮挡的条件下通信，而直升机飞行过程中，旋翼桨叶会周期性的遮挡天线，造成通信信号的周期性衰落，影响正常通信。

直升机卫星通信的返向链路是指直升机经卫星到地面基站之间的通信链路。在返向链路中，常采用旋翼同步突发，直升机在发送数据时，首先检测旋翼缝隙，预测突发时间窗口，然后周期性的在旋翼同步缝隙中将通信信息突发出去。旋翼遮挡预测一般采用能量和信噪比估计的方式，但该方式预测精度往往较差，如何精确的预测旋翼遮挡，保证信息无损失的传输，提高信道利用率显得十分必要。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于卡尔曼滤波的直升机旋翼遮挡预测方法，本发明通过预测下一周期的遮挡周期长度以及遮挡时间长度，来减少旋翼遮挡对信号传输的影响，从而提高信道的利用率以及信号传输的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

计算接收信号的信号功率，并对功率进行滑动平均运算处理；

基于预置的功率阈值，判断滑动平均运算处理后的信号功率是否大于(或满足大于等于也可)功率阈值，若是，则判定信号处于缝隙时间内；否则信号处于遮挡时间内；并统计旋翼的遮挡周期长度len_p以及旋翼的遮挡时间长度len_s；

根据旋翼的初始遮挡周期T_o、旋翼遮挡周期长度len_o，计算旋翼的当前遮挡周期T以及遮挡率τ，所述遮挡周期所述遮挡率τ＝len_s/len_p；

将遮挡周期T以及遮挡率τ作为状态变量，通过卡尔曼滤波预测旋翼下一周期的遮挡周期以及遮挡率

根据预测的旋翼的遮挡周期和遮挡率计算旋翼的缝隙时间长度的预测值。

进一步的，计算接收信号的信号功率，对功率进行滑动平均运算处理具体为：

计算接收信号的每个采样点的信号功率x(n)，其中n为采样点标识符；

基于预设的滑动平均长度len，对各采样点的信号功率x(n)进行滑动平均运算，得到滑动平均后的信号功率s(n)，其中s(n)＝sum(x(n:n+len-1))/len，函数sum(x(n:n+len-1))表示第n个采样的信号功率x(n)到第n+len-1个采样点的信号功率x(n+len-1)的累加和。

进一步的，若第n个采样点的滑动平均后的信号功率s(n)大于功率阈值，则当前采样点处于缝隙时间内；否则处于遮挡时间内；并统计第一次处于遮挡状态的第一个采样点到下一次处于遮挡状态的第一个采样点的采样点数，得到旋翼的遮挡周期长度len_p；统计一个遮挡周期内处于遮挡状态的第一个采样点到最后一个采样点的采样点数，得到旋翼的遮挡时间长度len_s。

其中，根据预测的遮挡周期以及遮挡率计算缝隙时间长度的预测值具体为：

根据公式得到旋翼的遮挡周期长度的预测值