[发明专利]一种中低空气球飞行航迹预测方法在审

专利信息
申请号: 201911227995.4 申请日: 2019-12-04
公开(公告)号: CN110889256A 公开(公告)日: 2020-03-17
发明(设计)人: 吴孟君;孙娜;王斌斌;刘兴兵;姚志友;李庄 申请(专利权)人: 中国特种飞行器研究所
主分类号: G06F30/28 分类号: G06F30/28;G06F30/15;G06F113/08;G06F119/14
代理公司: 中国航空专利中心 11008 代理人: 王世磊
地址: 448035*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 低空 气球 飞行 航迹 预测 方法
【说明书】:

发明属于气球航迹规划技术领域,公开了一种中低空气球飞行航迹预测方法,包括:获取气球系统参数,以及气球的预定任务飞行高度和降落点;插值得到气球从地面到预定任务飞行高度之间任意高度的环境参数;计算气球在地面放飞时的配重;建立气球上升过程中的热力学方程;动力学方程;运动学方程;预测得到气球的放飞点,气球从地面到平飞阶段起点的上升轨迹,以及气球平飞阶段的运动轨迹;解决气球飞行轨迹预测及规划,能够使气球根据规划航迹及高度圆满完成飞行任务,实现了中低空气球飞行轨迹的高精度预测。

技术领域

本发明属于气球航迹规划技术领域,尤其涉及一种中低空气球飞行航迹预测方法。

背景技术

目前,国内对中低空气球飞行轨迹预测方法的研究较少,对于气球的轨迹预测方法以理论研究为主,应用不多,大部分研究针对高空气球单独上升过程或者下降过程进行仿真分析,在进行全过程飞行仿真时,国内主要研究了气球参数、高度和速度的变化,对执行任务区域没有要求,难以达到预定目标位置和高度。

气球系统通过携带光学、微波等遥感载荷和无线通信载荷,为空天预警、战场侦察监视、实时监视、反恐维稳、防灾减灾、环境监测和高速通信等应用需求提供崭新的技术手段。如若飞行轨迹规划不准,气球放飞后无迹可寻,高度及位置难以达到标准,将直接导致任务失败。

发明内容

针对上述技术问题,本发明的目的在于提供一种中低空气球飞行航迹预测方法,解决气球飞行轨迹预测及规划,能够使气球根据规划航迹及高度圆满完成飞行任务,达到飞行轨迹及高度精准可控。

为达到上述目的,本发明采用如下技术方案予以实现。

一种中低空气球飞行航迹预测方法,所述方法包括:

S1,获取气球系统参数,以及气球的预定任务飞行高度和降落点;

S2,据给定的实际放飞区域的环境参数,插值得到气球从地面到预定任务飞行高度之间任意高度的环境参数;

S3,根据气球到达所述预定任务飞行高度时需处于重浮力平衡状态,计算气球在地面放飞时的配重;

S4,建立气球上升过程中的热力学方程;

S5,建立气球上升过程中的动力学方程;

S6,建立气球上升过程中的运动学方程;

S7,根据气球的预定任务飞行高度和降落点、气球从地面到预定任务飞行高度之间任意高度的环境参数、气球在地面放飞时的配重、气球上升过程中的热力学方程、气球上升过程中的动力学方程以及气球上升过程中的运动学方程,反推得到气球的放飞点,气球从地面到平飞阶段起点的上升轨迹,以及气球平飞阶段的运动轨迹。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为:

(1)S1中所述气球系统参数至少包括:气球上升目标海拔高度,气球放飞点目标海拔高度,预定任务飞行高度与气球放飞点之间的压力差,升力球压差,升力球直径,升力球质量,任务载荷总质量以及升力球实际体积。

(2)S2中所述某一高度的环境参数至少包括:该高度的气压、温度、露点温度、风向以及风速。

(3)S3中,计算气球在地面放飞时的配重具体为:

气球配重=(ρh_airh_He)*V-m

式中ρh_air为气球上升至预定任务飞行高度后的空气密度,ρh_He为气球上升至预定任务飞行高度后的氦气密度,V为气球上升至预定高度后的体积,m为气球整体的质量。

(4)S4中,将太阳辐射公式作为气球上升过程中的热力学模型;

太阳辐射公式表示为:

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