【技术实现步骤摘要】
一种基于净能量分布地图的太阳能飞机续航评估方法
本专利技术涉及一种基于净能量分布地图的太阳能飞机续航评估方法，属于飞行器导航制导与控制
技术介绍
太阳能飞机利用光伏组件，将太阳辐射能转化为自身动力，以维持飞行。优秀的续航性能使太阳能飞机胜任一些大范围跨时间空间飞行任务(以下简称大跨时空任务)，例如远距离目标跟踪、高空侦察监视、持久通讯中继等。针对这一类任务，在规划和设计相应的飞行路线或能量管理策略之前，应首先考虑对太阳能飞机在任务区域中各子区域的续航能力进行实时评估，进而在评估结果的基础上合理规划飞行路线。然而，从目前国内外研究现状来看，相比于传统化石燃料动力/电动飞机，针对大跨时空这一任务属性的太阳能飞机续航评估方法及其对应航路规划方法的研究尚不多见。对于传统化石燃料动力/电动飞机续航评估，由于机载储能电池容量相对确定，且受地理位置影响很小，所以最大续航时间和范围是便于求解的，也因此最大续航时间和范围往往被选为传统化石燃料动力/电动飞机的续航评估指标，且在规划航路时只需要考虑规划的航路长度、安全避障等约束即可。相反，太阳能飞机的续航性能不但与储能电池容...
【技术保护点】
1.一种基于净能量分布地图的太阳能飞机续航评估方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：设定太阳能飞机的飞行任务区域、飞行高度、巡航速度、任务开始时间、太阳能电池及太阳能飞机结构参数；步骤二：参考ASHRAE手册，获取步骤一所设定的任务区域内ASHRAE晴空模型下各测量站点的信息，包括站点位置、所处海拔、相关的日出日落时间和太阳辐射参数。并获取从当前时间开始后24小时的气温信息；步骤三：根据步骤二获取的各站点光照数据，计算太阳能飞机在各站点飞行时机翼所接收的总太阳辐照度PSA；步骤四：利用步骤二所获取的信息和步骤三所计算出的PSA，求取各站点设定飞行高度下太阳能飞机光伏组件效...
【技术特征摘要】
1.一种基于净能量分布地图的太阳能飞机续航评估方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：设定太阳能飞机的飞行任务区域、飞行高度、巡航速度、任务开始时间、太阳能电池及太阳能飞机结构参数；步骤二：参考ASHRAE手册，获取步骤一所设定的任务区域内ASHRAE晴空模型下各测量站点的信息，包括站点位置、所处海拔、相关的日出日落时间和太阳辐射参数。并获取从当前时间开始后24小时的气温信息；步骤三：根据步骤二获取的各站点光照数据，计算太阳能飞机在各站点飞行时机翼所接收的总太阳辐照度PSA；步骤四：利用步骤二所获取的信息和步骤三所计算出的PSA，求取各站点设定飞行高度下太阳能飞机光伏组件效率；步骤五：基于步骤三所求取的光伏组件效率，结合步骤二中获取的日出日落时间和步骤三中所计算出的PSA，计算任务开始时间后各站点24小时的能量生产值和消耗值；步骤六：将步骤五计算出的24小时的能量生产值和消耗值相减，得到各站点24小时可用净能量值；步骤七：利用Kriging插值法，对所设定任务区域内的各站点的24小时净能量值进行插值，从而获得该区域设定飞行高度下当前时刻的24小时飞行净能量分布地图，实时评估太阳能飞机在任务区域中各子区域的续航能力；步骤八：在步骤一至步骤六所述的净能量值计算方法的基础上，对每个测量站点求解其净能量最优飞行高度及其对应的最优净能量值；步骤九：利用与步骤七相同的Kriging插值法对所设定任务区域内的净能量最优飞行高度和最优净能量值分别进行插值，从而进一步得到相应的净能量最优飞行高度分布地图和最优净能量值分布地图；步骤十：基于最优净能量值分布地图设置太阳能飞机飞行航路点的水平经纬度坐标；步骤十一：在净能量最优飞行高度分布地图中查询步骤十中的水平经纬度坐标对应的最优飞行高度；步骤十二：利用步骤十和步骤十一所设置的航路点坐标规划出当前时刻的三维飞行路线；且每隔一小时，汇总更新的各站点气象、光照数据，返回步骤一，重新绘制并更新设定飞行高度下24小时飞行净能量分布地图，进一步更新净能量最优飞行高度分布地图和最优净能量值分布地图。2.如权利要求1所述一种基于净能量分布地图的太阳能飞机续航评估方法，其特征在于：步骤三中，总太阳辐照度PSA的具体计算方法基于ASHRAE晴空模型，如下所示：其中，Pb，Pd和Pr分别为太阳直射、散射和地面反射辐照度；αe为太阳高度角，当太阳落山时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏伦，吴健发，李娜，程珊珊，张梦华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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