一种飞行器高度预测方法、计算机程序和存储介质

本发明涉及测试领域，尤其是涉及一种飞行器高度预测方法、计算机程序和存储介质。

背景技术：

1、高度数据对于飞行器导航规划、空中交通管理、飞行控制等任务至关重要。精确的高度数据有助保证飞机处于正确航线、避免飞机与飞机之间和飞机与地面之间发生碰撞。

2、飞机上测量高度的方法主要可以分为基于全球定位系统（global positioningsystem， gps）的卫星高度和基于机载大气系统的气压高度两类。气压高度是利用机载气压高度传感器计算的，是目前应用最广泛的高度测量方法之一。气压高度具有高实时性、抗外界干扰能力强、独立运行等特点。然而，气压高度的精度容易受到温度、阵风和飞机姿态的影响。基于全球定位系统的卫星高度是通过机载卫星接收器解析多颗卫星的信号来获得的，是目前最为精确的高度测量方法之一。然而基于gps的高度严重依赖外部gps信号质量。由于卫星平台的资源和能量有限，卫星无法在整个空域传输大功率信号，并且在传输路径上存在损耗。这导致在恶劣天气和地形障碍物等环境下gps信号质量差。此外，gps信号存在被其他设备欺骗和干扰的风险。错误的gps可能导致飞机更改航线和迫降，甚至触发地形感知预警系统。因此在gps无效的条件下，要想获得高精度的高度仍然是一大挑战。

3、综上所述，直接采用测试来获得飞行器高度的方法总是容易受到外界环境和飞行姿态等因素的影响，目前还没有特别有效的能应对外界环境变化的飞行器高度测量方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种飞行器高度预测方法、计算机程序和存储介质，旨在解决现有技术中直接测试所存在的受外界环境和飞行姿态等因素的影响而造成测试误差的技术问题。本发明利用多个飞行参数之间具有强耦合的特点，利用遗传编程算法从大量历史飞行数据中学习得到精确的高度表达式，结合惯导信息开展传感器融合（获取飞行器的天向速度），进一步提高高度预测模型的鲁棒性。

2、本发明一方面提供一种飞行器高度预测方法，包括：

3、获取飞行器的t时刻的机身压力f1t、攻角压力f2t、飞行器所在环境的气压高度、以及飞行器的天向速度vt；

4、通过以下高度预测函数计算得到t时刻的预测高度：

5、。

6、该高度预测函数是利用了遗传编程算法从大量历史飞行数据中学习得到精确的高度表达式。

7、作为优选，通过融合飞行器的天向速度vt得到飞行器下一时刻的预测高度：

8、；

9、；

10、其中，为时间间隔，为权重系数，。

11、采用本申请的飞行器高度预测方法，相对于现有技术，至少具有以下有益效果：

12、本申请利用了遗传编程算法从大量历史飞行数据中学习得到了精确的高度表达式，其中，通过该算法在训练和优化的过程中，将大量影响不大的飞行参数舍弃，最终只留下了3个有用的飞行参数，利用这3个飞行参数即可计算出飞行器的高度值。极大地简化了通过其他飞行参数去预测飞行器高度的方法。并且，由于该高度预测函数中，通过机身压力和攻角压力值对气压高度进行了误差弥补，使得预测的高度更接近真实高度，从而提高了高度预测的精度。

13、本申请通过融合飞行器的天向速度，进一步提高了预测的精度。

14、本申请在高度预测函数训练和优化的过程中对训练样本作了以及映射处理，避免训练样本较大时可能存在的维度陷阱，进而提高模型训练和优化的效率。

技术特征：

1.一种飞行器高度预测方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，通过融合飞行器的天向速度vt得到飞行器下一时刻的预测高度：

3.根据权利要求2所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，所述高度预测函数通过以下方式获得：

4.根据权利要求3所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，所述优化目标函数为：；其中表示距离函数，y为训练样本中的输出值，为预测值。

5.根据权利要求4所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，所述训练样本从历史数据中经滑窗处理得到。

6.根据权利要求5所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，当滑窗长度大于设定值时，对训练样本中的输入样本作随机映射处理：

7.根据权利要求3-6之一所述的飞行器高度预测方法，其特征在于，的值通过以下方式设定：

8.一种用于飞行器高度预测的计算机程序，其特征在于，所述程序能够被处理器加载以执行如权利要求1-7任一所述的飞行器高度预测方法。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序，所述程序能够被处理器加载并执行如权利要求1-7任一所述的飞行器高度预测方法。

技术总结
本发明适用于测试领域，提供了一种飞行器高度预测方法、计算机程序和存储介质。获取飞行器的t时刻的机身压力f1t、攻角压力f2t、飞行器所在环境的气压高度、以及飞行器的天向速度vt；通过以下高度预测函数计算得到t时刻的预测高度：。本申请的高度预测函数是根据多个飞行参数之间具有强耦合的特点，利用遗传编程算法从大量历史飞行数据中学习得到精确的高度表达式；通过融合进飞行器的天向速度进一步提高了预测的精度。

技术研发人员：苗强,钟杰,张恒
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31