[发明专利]一种失控系留飞艇坠落路线预测方法

说明书

本发明的一种失控系留飞艇坠落路线预测方法，在系留气艇失控后，不仅能回传GPS的地理位置信息，还能根据已有或正实时传回的GPS数据，不断迭代计算并更新飞艇在空中的移动速度及方向，实时向地面搜寻人员发送系留气艇下一时刻的潜在飞行轨迹，并最终给出降落位置的概率分布图，有利于地面搜寻人员把握失控飞艇位置的动态变化，规避降落对地面人员、财物的潜在风险，显著增加飞艇寻回的可能性。本方案在估算潜在轨迹及降落位置的算法中，充分考虑飞艇形态、迫降放气速率、大气边界层风廓线等物理特性，对回传数据深度筛选、研判，基于概率统计方法，给出最优解。

技术领域

本发明涉及一种系留飞艇，尤其涉及一种失控系留飞艇坠落路线预测方法。

背景技术

系留飞艇(也叫系留气球)是一种用作低空任务的载体，其区别与普通热气球和氢气球相比，具有承载能力大，安全性好，升空高度较高，抗风能力强及防雷电能力等特点。一般升空高度为2000-3500米，可长期滞留空中15-30天。气球需提供足够大的浮力，根据搭载设备的重量、升空高度、抗风能力及姿态稳定性要求，所需空中浮力大约在1-10吨的范围。为保证球上设备的安全，球体内充一定压力的氦气，充气后球体呈飞艇形状，末端具有尾翼，可在空中保持稳定的姿态，表皮为高强度、高密度轻质材料，具有良好的隐形功能，主要可用作通信中继，地形地貌勘察、高空摄影，边境侦察等民用和军事用途。美国是目前系留飞艇应用最多的国家，在美国与南美国家边界部署大量的低空系留飞艇用于贩毒、走私和偷越边境的侦查任务，美国还曾在伊拉克战争中使用小型的机动式系留飞艇用于军事目的。系留飞艇的功能相对卫星和预警飞机具有独特的优势，具有定点空中滞留、全天侯、实时性强、成本低等优势。由于气球本身和球上搭载设备的重要性和较高价值，系留飞艇升空回收系统作为整个系统地面支撑的关键设备，对系留飞艇工作的安全性、可靠性和有效性具有至关重要的影响。

系留飞艇分为固定式和机动式，固定式系留飞艇的地面设备与大地固定安装，结构尺寸可不受空间限制，适用于球体体积较大、承载能力较大及升空高度较高的场合。机动式系留飞艇的升空回收设备为车载式，将气球氦气回收后可灵活转移部署，机动性强。

由于系留飞艇上装载有多种检测设备，价格昂贵，还有宝贵的检测数据，一旦丢失会造成大量损失，然而现有的系留飞艇在缆绳意外断裂后，受到天气、风速等影响，其坠落路线和落点很难预测，导致设备丢失或损毁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种失控系留飞艇坠落路线预测方法，其能够根据系留飞艇坠落时的环境因素，准确预测系留飞艇的落点方向和距离。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种失控系留飞艇坠落路线预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，利用失控系留飞艇上搭载的GPS传回的经纬度信息，选取数据集中的若干组GPS数据，计算每一时间间隔内系留飞艇的移动距离、速度和移动方向该方法基于地球扁椭球体坐标，根据临近两点坐标所构成的椭圆方程，计算两点之间地理距离，并给出移动的朝向；

步骤二，采用风速风向的矢量平均方法，对系留飞艇移动方向及移动速度数据进行矢量平均运算，所获得的平均矢量移动速度及方向即为失控系留飞艇飘移的主方向，公式如下：

第i次采得的风矢量在x、y方向的分量为：

x_i＝sinθ_i

y_i＝cosθ_i；

在平均时间内取样n次，则x，y方向分量的平均值分别为：

在得到后得出的矢量的模数，即是平均时间内的平均风速而辐角即为平均时间内的平均风向θ；

其中，