[发明专利]微波着陆机载设备角度、测距数据处理方法

摘要

本发明提供了一种微波着陆机载设备测角、测距数据处理方法，在机载设备测得的方位角、仰角及距离信息基础上，采用递推、插值方法，分别计算得到方位功能时刻飞机的距离值和仰角值，仰角功能时刻方位值和距离值，应用这些位置信息进行坐标变换，避免由于机载设备测量所得的方位角、仰角及距离信息不同步，给飞机导航带来的误差，提高着陆精度。

主权项

一种微波着陆机载设备测角、测距数据处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)建立方位角的数学模型，其中，方位角状态方程XAZ(k+1)＝φAZ·XAZ(k)+GAZ·wAZ(k)，方位角量测方程θAZ(k)＝HAZ·XAZ(k)+vAZ(k)，为方位角k时刻的状态矢量；XAZ(k+1)为方位角k+1时刻的状态矢量；θAZ(k)为k时刻机载设备测得的方位角；为k时刻机载设备测得方位角的变化速度；为k时刻机载设备测得方位角变化加速度；Tk为当前k+1时刻方位功能距k时刻方位功能的时间间隔；HAZ＝[1 0 0]，为方位角测量矩阵；φAZ=1TkTk2/201Tk001,]]>为方位角状态转移矩阵；GAZ=Tk2/4Tk/21,]]>为方位角动态噪声矩阵；wAZ(k)是过程噪声；vAZ(k)是测量噪声；过程噪声wAZ(k)与测量噪声vAZ(k)是互不相关的零均值白噪声；2)建立仰角数据处理的数学模型，其中，仰角状态方程XEL(n+1)＝φEL·XEL(n)+GEL·wEL(n)，仰角量测方程θEL(n)＝HEL·XEL(n)+vEL(n)，为仰角在n时刻的状态矢量；XEL(n+1)为仰角在n+1时刻的状态矢量；HEL＝[1 0 0]，为仰角测量矩阵；φEL=1TnTn2/201Tn001,]]>为仰角状态转移矩阵；GEL=Tn2/4Tn/21]]>为仰角动态噪声矩阵；θEL(n)为在n时刻机载设备测得的仰角；表示n时刻机载设备测得的仰角变化速度；表示n时刻机载设备测得的仰角变化的加速度；Tn为当前n+1时刻仰角功能距n时刻仰角功能的时间间隔；wEL(n)是过程噪声；vEL(n)是测量噪声；过程噪声wEL(n)与观测噪声vEL(n)是互不相关的零均值白噪声；3)建立距离数据处理的数学模型，其中，距离状态方程XL(m+1)＝φL·XL(m)+GLwL(m)距离量测方程L(m)＝HL·XL(m)+vL(m)，为m时刻的距离状态矢量；XL(m+1)为m+1时刻距离的状态矢量；HL＝[1 0 0]，为距离测量矩阵；φL=1TmTm2/201Tm001]]>为距离状态转移矩阵；GL=Tm2/4Tm/21]]>为距离动态噪声矩阵；L(m)表示m时刻机载设备测得飞机距DME/P天线相位中心的距离；表示m时刻机载设备测得飞机距DME/P天线相位中心距离变化速度；表示m时刻机载设备测得飞机距DME/P天线相位中心距离加速度；Tm为当前m+1测距应答时刻距m测距应答时刻的时间间隔；wL(m)是过程噪声；vL(m)是测量噪声；过程噪声wL(m)与测量噪声vL(m)是互不相关的零均值白噪声序列；4)根据微波着陆的功能识别码，判断输入功能类型：如果是方位功能，则进行第5)步操作；如果是仰角功能，则进行第6)步操作；如果是测据功能，则进行第7)步操作；5)采用Kalman滤波算法对方位角进行滤波处理，得到方位功能时刻的方位角θAZ(k)、方位角变化速度和变化加速度6)采用Kalman滤波算法对仰角数据进行滤波处理，计算仰角功能时刻的仰角θEL(n)、仰角变化速度和变化加速度7)采用Kalman滤波算法对仰角数据进行滤波处理，计算测距应答时刻的距离L(m)、距离变化速度和变化加速度8)以方位、仰角功能第五位Baker码中点时刻为计时点，计算仰角功能距前一方位功能的时间差ΔTk；9)以方位功能、仰角功能第五位Baker码中点时刻为计时点，计算方位功能距前一仰角功能的时间差ΔTn；10)计算机载测距设备应答信号与测角信号经相关运算后的相关峰的时间差，得到测角功能时刻距测距应答信号的时间差ΔTL；11)计算仰角功能时刻对应的实时方位角θAZ(k+1)=θAZ(k)+(ΔTk+0.00255)·θ·AZ(k)+12·θ··AZ(k)·(ΔTk+0.00255)2;]]>12)计算方位功能时刻对应的实时仰角θEL(n+1)=θEL(n)+(ΔTn+0.005604)·θ·EL(n)+12·θ··EL(n)·(ΔTn+0.005604)2;]]>13)计算测角功能时刻，对应的实时距离值L(m+1)=L(m)+ΔTL·L·(m)+12·L··(m)·ΔTL2;]]>14)确定飞机在方位功能时刻实时位置信息，包括方位角θAZ(k)、仰角为θEL(n+1)和距离L(m)；15)确定飞机在仰角功能时刻实时位置信息，包括方位角为θAZ(k+1)、仰角θEL(n)和距离L(m)；16)将飞机在方位、仰角功能时刻的实时位置信息进行坐标变换，得到飞机相对于着陆点的坐标；17)返回第4)步，等待对下一微波着陆功能数据的处理。