一种微波与激光融合传能选择方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种微波与激光融合传能选择方法及系统，包括：获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数；根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率；根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。本发明专利技术实施例提供的方法及系统，析微波与激光传能的优缺点，建立并求解传能效率方程，设计激光与微波融合传能的方案最大化的提升了能量使用率。

A Selection Method and System of Microwave and Laser Fusion Energy Transfer

【技术实现步骤摘要】
一种微波与激光融合传能选择方法及系统
本专利技术涉及无线能量传输
，尤其涉及一种微波与激光融合传能选择方法及系统。
技术介绍
目前国内外有关基于“空天地”分布式无线传能网络的研究刚刚起步，许多基础理论问题和关键技术研究还处于空白阶段，尤其是在传能新体制和新方法等方面的研究和探索不足。现有的无线能量传输研究中，针对空天飞行器、舰载装备等，往往采用激光或者微波来进行单一方式的无线能量传输，在光能量传输中，在发射、空间传输和光接收过程中，都会产生不同程度的能量损耗，同时由于光能量传输在不同地理位置，特别是在距地面20～100公里的临近空间内，空间传输的几何消耗无法忽视，临近空间，其下面的空域是我们通常称为“天空”，是传统航空器的主要活动空间；其上面的空域就是我们平常说的“太空”，是航天器的运行空间。“临近空间”这个词目前只是一个学术概念，还没有公认的“官方定义”，对她的称呼也有很多种，如“近空间”、“亚轨道”或“空天过渡区”，美国也有人称之为“横断区”，而中国学术界过去则有“亚太空”、“超高空”、“高高空”等称呼。临近空间拥有着大气平流层区域(指距地面18到55公里的空域)、大气中间层区域(指距地面55到85公里的空域)和小部分增温层区域(指距地面85到800公里的空域)，纵跨非电离层和电离层(按大气被电离的状态，60公里以下为非电离层，60公里到1000公里为电离层)，其绝大部分成分为均质大气(90公里以下的大气，上面的是非均质大气)。应该是一块非常重要和有利用价值的空域。在现有的单一方式的无线能量传输中，由于传输方式单一，导致无线能量传输无法适应不同的传播环境，传播效率低下。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供一种微波与激光融合传能选择方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种微波与激光融合传能选择方法，包括：获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数；根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率；根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。第二方面，本专利技术实施例提供一种微波与激光融合传能选择系统，包括：仿真模块，用于获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数；效率计算模块，用于根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率；传能选择模块，用于根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一方面所提供的微波与激光融合传能选择方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所提供的微波与激光融合传能选择方法的步骤。本专利技术实施例提供的方法及系统，解析微波与激光传能的优缺点，提出通过优势互补，建立并求解传能效率方程，构建融合因子，设计激光与微波融合传能的方案。针对实际能量供给需求，通过QoS和QoE指标等进一步调控融合因子，提高传能效率；尤其是提出并引入了第二衍射区功率阈值来限制由于功率过高引起的对环境的干扰和能量损耗，实现绿色传能，激光与微波融合传能的方案可以提高系统的总效率约10％，最大化的提升了能量使用率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的微波与激光融合传能选择方法的流程示意图；图2为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，ns2仿真得到的微波无线传能仿真场景示意图；图3为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，基于二级模糊评判的微波无线传能网络QoS等级示意图；图4为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，大气折射率结构常数和海拔高度的关系示意图；图5为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，1.06μm激光对应的对数光强闪烁方差随高度的变化曲线示意图；图6为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，10.6μm激光对应的对数光强闪烁方差随高度的变化曲线示意图；图7为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，激光无线能量传输系统效率示意图；图8为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，激光在临近空间内的传能效率和传输距离关系示意图；图9为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，微波在临近空间内的传能效率和传输距离关系示意图；图10为本专利技术另一实施例中提供的微波与激光融合传能选择方法中，激光和微波融合传能的传能效率和传输距离关系示意图；图11为本专利技术一实施例提供的微波与激光融合传能选择系统的结构示意图；图12为本专利技术一实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1，图1为本专利技术一实施例提供的微波与激光融合传能选择方法的流程示意图，所提供的方法包括：S1，获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数。S2，根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率。S3，根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。具体的，本实施中，首先对需要实际进行无线能量传输的无线传能网络进行仿真，具体实现中，根据无线传能网络的信息，设置相应的网络组件，使用NS2仿真微波无线传能网络，NS2(NetworkSimulator,version2)是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器,由UCBerkeley开发而成。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。目前NS2可以用于仿真各种不同的IP网，已经实现的一些仿真有网络传输协议，比如TCP和UDP,业务源流量产生器，比如FTP,Telnet,WebCBR和V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，包括：获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数；根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率；根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。

【技术特征摘要】
1.一种微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，包括：获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数；根据所述网络参数，计算获得微波在临近空间中的传能效率，并且通过比尔定律，基于马尔科夫模型对临近空间中激光传输的衰减效应和湍流效应进行计算，获取激光在临近空间中的传能效率；根据所述微波在临近空间中的传能效率和激光在临近空间中的传能效率，基于预先构建的QoS评估模型，选取最优无线能量传输方案。2.根据权利要求1所述的微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，所述获取无线传能网络信息，根据所述无线传能网络信息，构建仿真无线传能网络，根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数的步骤，具体包括：设置网络组件，其中，所述网络组件包括但不限于：信道类型、无线电传播类型、无线类型、路由类型、节点的个数、链路带宽、接收功率、发送功率；建立仿真对象、跟踪文件和网络拓扑，配置能量模型；通过NS2对所述无线传能网络进行仿真，获得网络参数；其中，所述网络参数包括但不限于：传输延时、网络抖动、吞吐量和传输效率中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，所述根据所述仿真无线传能网络，获取网络参数的步骤之后，还包括：基于二级模糊评判，建立所述Qos评估模型。4.根据权利要求3所述的微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，所述建立所述Qos评估模型的步骤，具体包括：创建因素集和评判矩阵，采用模糊一致性矩阵的加性一致性变换后获得模糊一致矩阵；对所述模糊一致矩阵进行归一化处理，获得指标权重，并对所述指标权重采用加权平均模型进行评估获得因素权重集；根据所述因素权重集及二级因素集对应的判断矩阵，基于最大隶属度原则，获得不同CBR情况下所述无线传能网络的等级信息。5.根据权利要求1所述的微波与激光融合传能选择方法，其特征在于，所述计算获得微波在临近空间中的传能效率的步骤，具体包括：根据微波输电系统的工作流程，分别计算直流到微波、微波传输和整流的效率；根据所述直流到微波、微波传输和整流的效率，计算获得微波输电系统的传输效率。6.根据权利要求1所述的微波与激光融合传能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪欣，郑天依，王光远，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11