[发明专利]一种中低空气球飞行航迹预测方法在审
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 | ||
本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_air-ρh_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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