[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于卡爾曼濾波的直升機(jī)旋翼遮擋預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810053040.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108287962A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴彬彬;何春;李浩;朱立東;王劍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于卡爾曼濾波的直升機(jī)旋翼遮擋預(yù)測(cè)的方法，其包括：當(dāng)直升機(jī)接收到被遮擋的信號(hào)時(shí)，對(duì)信號(hào)功率進(jìn)行滑動(dòng)平均運(yùn)算，基于預(yù)設(shè)的功率閾值，統(tǒng)計(jì)遮擋周期內(nèi)遮擋周期長(zhǎng)度以及遮擋時(shí)間長(zhǎng)度，根據(jù)旋翼的初始遮擋狀態(tài)，計(jì)算旋翼的遮擋周期以及遮擋率，通過(guò)卡爾曼濾波得到下一個(gè)周期的遮擋周期以及遮擋率的預(yù)測(cè)值，然后計(jì)算下一周期的縫隙時(shí)間長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)值，即完成了旋翼遮擋預(yù)測(cè)。利用該方法可以用于直升機(jī)返向鏈路中，實(shí)現(xiàn)突發(fā)傳輸，并且能夠有效地減少旋翼遮擋對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀岣咝诺览寐省?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直升機(jī)抗旋翼遮擋的衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直升機(jī)旋翼遮擋預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，直升機(jī)在反恐怖、搶險(xiǎn)救災(zāi)、處理邊防突發(fā)事件等非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中起到越來(lái)越重要的作用。直升機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由直升機(jī)和地面固定站通過(guò)同步衛(wèi)星構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)。由于衛(wèi)星通信電波傳播方式是直射波，要求在無(wú)遮擋的條件下通信，而直升機(jī)飛行過(guò)程中，旋翼槳葉會(huì)周期性的遮擋天線(xiàn)，造成通信信號(hào)的周期性衰落，影響正常通信。

直升機(jī)衛(wèi)星通信的返向鏈路是指直升機(jī)經(jīng)衛(wèi)星到地面基站之間的通信鏈路。在返向鏈路中，常采用旋翼同步突發(fā)，直升機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)旋翼縫隙，預(yù)測(cè)突發(fā)時(shí)間窗口，然后周期性的在旋翼同步縫隙中將通信信息突發(fā)出去。旋翼遮擋預(yù)測(cè)一般采用能量和信噪比估計(jì)的方式，但該方式預(yù)測(cè)精度往往較差，如何精確的預(yù)測(cè)旋翼遮擋，保證信息無(wú)損失的傳輸，提高信道利用率顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種基于卡爾曼濾波的直升機(jī)旋翼遮擋預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明通過(guò)預(yù)測(cè)下一周期的遮擋周期長(zhǎng)度以及遮擋時(shí)間長(zhǎng)度，來(lái)減少旋翼遮擋對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀瑥亩岣咝诺赖睦寐室约靶盘?hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

計(jì)算接收信號(hào)的信號(hào)功率，并對(duì)功率進(jìn)行滑動(dòng)平均運(yùn)算處理；

基于預(yù)置的功率閾值，判斷滑動(dòng)平均運(yùn)算處理后的信號(hào)功率是否大于(或滿(mǎn)足大于等于也可)功率閾值，若是，則判定信號(hào)處于縫隙時(shí)間內(nèi)；否則信號(hào)處于遮擋時(shí)間內(nèi)；并統(tǒng)計(jì)旋翼的遮擋周期長(zhǎng)度len_p以及旋翼的遮擋時(shí)間長(zhǎng)度len_s；

根據(jù)旋翼的初始遮擋周期T_o、旋翼遮擋周期長(zhǎng)度len_o，計(jì)算旋翼的當(dāng)前遮擋周期T以及遮擋率τ，所述遮擋周期所述遮擋率τ＝len_s/len_p；

將遮擋周期T以及遮擋率τ作為狀態(tài)變量，通過(guò)卡爾曼濾波預(yù)測(cè)旋翼下一周期的遮擋周期以及遮擋率

根據(jù)預(yù)測(cè)的旋翼的遮擋周期和遮擋率計(jì)算旋翼的縫隙時(shí)間長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)值。

進(jìn)一步的，計(jì)算接收信號(hào)的信號(hào)功率，對(duì)功率進(jìn)行滑動(dòng)平均運(yùn)算處理具體為：

計(jì)算接收信號(hào)的每個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)功率x(n)，其中n為采樣點(diǎn)標(biāo)識(shí)符；

基于預(yù)設(shè)的滑動(dòng)平均長(zhǎng)度len，對(duì)各采樣點(diǎn)的信號(hào)功率x(n)進(jìn)行滑動(dòng)平均運(yùn)算，得到滑動(dòng)平均后的信號(hào)功率s(n)，其中s(n)＝sum(x(n:n+len-1))/len，函數(shù)sum(x(n:n+len-1))表示第n個(gè)采樣的信號(hào)功率x(n)到第n+len-1個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)功率x(n+len-1)的累加和。

進(jìn)一步的，若第n個(gè)采樣點(diǎn)的滑動(dòng)平均后的信號(hào)功率s(n)大于功率閾值，則當(dāng)前采樣點(diǎn)處于縫隙時(shí)間內(nèi)；否則處于遮擋時(shí)間內(nèi)；并統(tǒng)計(jì)第一次處于遮擋狀態(tài)的第一個(gè)采樣點(diǎn)到下一次處于遮擋狀態(tài)的第一個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)，得到旋翼的遮擋周期長(zhǎng)度len_p；統(tǒng)計(jì)一個(gè)遮擋周期內(nèi)處于遮擋狀態(tài)的第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)，得到旋翼的遮擋時(shí)間長(zhǎng)度len_s。

其中，根據(jù)預(yù)測(cè)的遮擋周期以及遮擋率計(jì)算縫隙時(shí)間長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)值具體為：

根據(jù)公式得到旋翼的遮擋周期長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)值