一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法与流程

1.本申请属于导航技术领域，特别涉及一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法。


背景技术：

2.机体系角速率是飞机动态特性的重要指标参数之一，自动飞行控制系统重要内环控制参数。机体系角速率的品质直接影响自动飞行控制的品质。传统惯导设备抑制参数抖动普遍采用滑动平均方法。滑动平均方法依赖参数进行平均的周期内参数特性，不能按照特定的需求对参数进行滤波，而且存在较大的延时。
3.因此，如何更有效地保证机体系角速率的品质，保证飞行控制的品质是一个需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本申请的目的是提供了一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，以解现有技术中采用滑动平均方法抑制抖动难以按照需求进行滤波，并且存在较大延迟的问题。
5.本申请的技术方案是：一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，包括：将惯导设备固连在转台上；在航向轴方向施加一个激励，使惯导设备绕该轴左右1
°
的频率为10hz的摆动，模拟惯导设备在机上感知到的外部抖动；采集0hz到20hz的机体系角速率频域数据；对角速率频谱进行分析，调整数字滤波器参数；修改惯导设备导航软件中机体系角速率输出滤波参数，将软件重新固化到惯导设备导航计算机存储器中；判断惯导设备输出的机体系角速率是否满足带宽和噪声要求，若是则滤波完成；若否，则重复在航向轴方向施加激励，并重复判断，直至满足要求。
6.优选地，频谱分析仪以100hz的频率采集机体系角速率频域数据。
7.优选地，通过matlab仿真软件对角速率频谱进行分析。
8.优选地，按照通带带宽不小于13hz和噪声小于0.3
°
/s要求，调整数字滤波器参数。
9.优选地，采用iir数字滤波器，数据滤波器的传递函数为：
[0010][0011]
其中，a0＝1,n≥m,an≠0。；
[0012]
iir数字滤波器对应差分方程
[0013]
。
[0014][0015]
本申请的一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，采用iir数字滤波技术，通过在航向轴方向施加一个激励，采集机体系角速率频域数据；对角速率频谱进行分析，调整数字滤波器参数，而后修改惯导设备导航软件中机体系角速率输出滤波参数，将软件重新固化到惯导设备导航计算机存储器中，从而能够将输入信号按照预期的要求，改变其中所含
频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分得到输出信号。所以与滑动平均滤波方法相比，iir数字滤波器具有调整灵活、延时低的优势，有效保证机体系角速率的品质，从而保证飞机的自动飞行品质。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0017]
图1为本申请整体流程示意图；
[0018]
图2为本申请未满足带宽和噪声要求时的角速率抖动情况示意图；
[0019]
图3为本申请满足带宽和噪声要求时的角速率抖动情况示意图。
具体实施方式
[0020]
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0021]
一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，利用无限冲激响应(iir)数字滤波技术实现惯性角速率参数抖动的抑制功能。
[0022]
如图1所示，具体包括如下步骤：
[0023]
步骤s100，将惯导设备固连在转台上；
[0024]
步骤s200，在航向轴方向施加一个激励，使惯导设备绕该轴左右1
°
的频率为10hz的摆动，模拟惯导设备在机上感知到的外部抖动；
[0025]
步骤s300，采集0hz到20hz的机体系角速率频域数据；
[0026]
优选地，频谱分析仪以100hz的频率采集机体系角速率频域数据，数据采集稳定。
[0027]
步骤s400，对角速率频谱进行分析，调整数字滤波器参数；
[0028]
优选地，通过matlab仿真软件对角速率频谱进行分析。
[0029]
优选地，按照通带带宽不小于13hz和噪声小于0.3
°
/s要求，调整数字滤波器参数，保证调节的精度和抗干扰能力。
[0030]
优选地，采用iir数字滤波器，数据滤波器的传递函数为：
[0031][0032]
其中，a0＝1,n≥m,an≠0。；
[0033]
iir数字滤波器对应差分方程
[0034]
。
[0035][0036]
步骤s500，修改惯导设备导航软件中机体系角速率输出滤波参数，将软件重新固化到惯导设备导航计算机存储器中；
[0037]
步骤s600，判断惯导设备输出的机体系角速率是否满足带宽和噪声要求，若是则滤波完成，如图3所示；若否，如图2所示，则重复步骤s200-s500，在航向轴方向施加激励，并重复判断，直至满足要求。图2、图3中上方线条为发动机转速，下方线条为惯导角速率。
[0038]
利用无限冲激响应(iir)数字滤波技术，根据惯导设备输出的机体系角速率在频域内的采集结果，设计iir数字滤波器对机体系角速率进行滤波处理，从而达到抑制惯导设备在机上感知到的外部抖动引起的机体系角速率抖动目的。
[0039]
传统惯导设备抑制参数抖动普遍采用滑动平均方法。与iir数字滤波方法相比，滑动平均方法依赖参数进行平均的周期内参数特性，不能按照特定的需求对参数进行滤波，而且存在较大的延时。而iir数字滤波方法可以将输入信号按照预期的要求，改变其中所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分得到输出信号。所以与滑动平均滤波方法相比，iir数字滤波器具有调整灵活、延时低的优势，有效保证机体系角速率的品质，从而保证飞机的自动飞行品质。
[0040]
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。


技术特征：
1.一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，其特征在于，包括：将惯导设备固连在转台上；在航向轴方向施加一个激励，使惯导设备绕该轴左右1
°
的频率为10hz的摆动，模拟惯导设备在机上感知到的外部抖动；采集0hz到20hz的机体系角速率频域数据；对角速率频谱进行分析，调整数字滤波器参数；修改惯导设备导航软件中机体系角速率输出滤波参数，将软件重新固化到惯导设备导航计算机存储器中；判断惯导设备输出的机体系角速率是否满足带宽和噪声要求，若是则滤波完成；若否，则重复在航向轴方向施加激励，并重复判断，直至满足要求。2.如权利要求1所述的抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，其特征在于：频谱分析仪以100hz的频率采集机体系角速率频域数据。3.如权利要求1所述的抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，其特征在于：通过matlab仿真软件对角速率频谱进行分析。4.如权利要求1所述的抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，其特征在于：按照通带带宽不小于13hz和噪声小于0.3
°
/s要求，调整数字滤波器参数。5.如权利要求1所述的抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，其特征在于，采用iir数字滤波器，数据滤波器的传递函数为：其中，a0＝1,n≥m,a
n
≠0。；iir数字滤波器对应差分方程ir数字滤波器对应差分方程

技术总结
本申请属于导航技术领域，为一种抑制惯性角速率参数抖动的滤波方法，采用IIR数字滤波技术，通过在航向轴方向施加一个激励，采集机体系角速率频域数据；对角速率频谱进行分析，调整数字滤波器参数，而后修改惯导设备导航软件中机体系角速率输出滤波参数，将软件重新固化到惯导设备导航计算机存储器中，从而能够将输入信号按照预期的要求，改变其中所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分得到输出信号。所以与滑动平均滤波方法相比，IIR数字滤波器具有调整灵活、延时低的优势，有效保证机体系角速率的品质，从而保证飞机的自动飞行品质。质。质。


技术研发人员：徐允鹤 张冬 毕晓烨 胡延国 岳淼
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：2022.05.26
技术公布日：2022/9/2