一种用于飞机高度测量的装置和方法与流程

本发明涉及无线电测量领域，尤其涉及一种用于低信噪比条件下的飞机高度测量的装置和方法。

背景技术：

1、无线电高度表通常采用线性调频连续波(fmcw)体制，对于发射信号和接收信号进行差频计算，根据频率差确定飞机高度。该方式时钟频率降低到差频，信号处理较容易，但是随着c波段附近被5g使用，无线电高度表的抗干扰能力越来越重要。目前fmcw体制的无线电高度表抗干扰能力差。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

2、本发明旨在提供一种用于飞机高度测量的装置和方法。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种用于飞机高度测量的装置，该装置可以包括：被配置成发射第一信号的发射天线；被配置成接收第二信号的接收天线，该第二信号是该第一信号经地表反射的信号；以及信号处理系统，信号处理系统被配置成：在分数域对该第一信号和该第二信号在时域上的相加和进行随机压缩采样以获得经采样的信号；在该分数域对该经采样的信号进行信号变换以获得经变换的信号；在该分数域对该经变换的信号进行信号恢复以获得经恢复的信号；以及基于该经恢复的信号来计算飞机高度。

4、根据本发明的一个实施例，该飞机高度可以基于以下一者来计算：通过对该经恢复的信号进行逆分数阶傅里叶变换ifrft得到该经恢复的信号的时域波形；或者直接计算该分数域中该经恢复的信号的脉冲距离。

5、根据本发明的一个实施例，可以在对该经恢复的信号进行逆分数阶傅里叶变换ifrft之前对该经恢复的信号进行去噪处理。

6、根据本发明的一个实施例，该信号变换可以通过在该分数域中在移动时间窗内对该经采样的信号执行短时分数阶傅里叶变换stfrft来实现。

7、根据本发明的一个实施例，该移动时间窗可以是高度测量装置限定的最大高度的往返时间。

8、根据本发明的一个实施例，该信号恢复可以通过在该分数域对该经变换的信号实施正交匹配追踪omp算法或凸优化算法来实现。

9、根据本发明的一个实施例，该装置可以工作在c波段4.2ghz-4.4ghz。

10、根据本发明的一个实施例，该接收天线和该发射天线可以是微带天线，工作频段为4200mhz-4400mhz。

11、根据本发明的另一个方面，提供了一种用于飞机高度测量的方法，该方法可以包括：在分数域对由发射天线发射的第一信号和由接收天线接收的第二信号在时域上的相加和进行随机压缩采样以获得经采样的信号，其中该第二信号是该第一信号经地表反射的信号；在该分数域对该经采样的信号进行信号变换以获得经变换的信号；在该分数域对该经变换的信号进行信号恢复以获得经恢复的信号；以及基于该经恢复的信号来计算飞机高度。

12、根据本发明的一个实施例，该飞机高度可以基于以下一者来计算：通过对该经恢复的信号进行逆分数阶傅里叶变换ifrft得到该经恢复的信号的时域波形；或者直接计算该分数域中该经恢复的信号的脉冲距离。

13、与现有技术中的方案相比，本发明所提供的用于飞机高度测量的装置和方法采用压缩感知手段，降低采样频率，能有效达到抗干扰的目的，使得在信噪比-30db的情况下，仍能正常进行飞机高度测量。

14、通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

技术特征：

1.一种用于飞机高度测量的装置，所述装置包括：

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述飞机高度是基于以下一者来计算的：

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在对所述经恢复的信号进行逆分数阶傅里叶变换ifrft之前对所述经恢复的信号进行去噪处理。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号变换通过在所述分数域中在移动时间窗内对所述经采样的信号执行短时分数阶傅里叶变换stfrft来实现。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述移动时间窗是高度测量装置限定的最大高度的往返时间。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号恢复通过在所述分数域对所述经变换的信号实施正交匹配追踪omp算法或凸优化算法来实现。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置工作在c波段4.2ghz-4.4ghz。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收天线和所述发射天线是微带天线，工作频段为4200mhz-4400mhz。

9.一种用于飞机高度测量的方法，所述方法包括：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述飞机高度是基于以下一者来计算的：

技术总结本发明提供了一种用于飞机高度测量的装置，该装置包括：被配置成发射第一信号的发射天线；被配置成接收第二信号的接收天线，该第二信号是该第一信号经地表反射的信号；以及信号处理系统，该信号处理系统被配置成：在分数域对该第一信号和该第二信号在时域上的相加和进行随机压缩采样以获得经采样的信号；在该分数域对该经采样的信号进行信号变换以获得经变换的信号；在该分数域对该经变换的信号进行信号恢复以获得经恢复的信号；以及基于该经恢复的信号来计算飞机高度。此外，本发明还提供了一种用于飞机高度测量的方法。通过本发明，可以使得飞机高度测量在低信噪比的情况下正常进行。技术研发人员：韩沛岑,王浙波,郭丰玮,梁小亮,熊威,胡岳云受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2