[發明專利]一種失控系留飛艇墜落路線預測方法

有效

• 申請號: 201711030826.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107871182B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陳明健;李仕俊;曹暢;湯天然
• 申請（專利權）人: 南京俊全科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F17/18;G01S19/42
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

本發明的一種失控系留飛艇墜落路線預測方法，在系留氣艇失控后，不僅能回傳GPS的地理位置信息，還能根據已有或正實時傳回的GPS數據，不斷迭代計算并更新飛艇在空中的移動速度及方向，實時向地面搜尋人員發送系留氣艇下一時刻的潛在飛行軌跡，并最終給出降落位置的概率分布圖，有利于地面搜尋人員把握失控飛艇位置的動態變化，規避降落對地面人員、財物的潛在風險，顯著增加飛艇尋回的可能性。本方案在估算潛在軌跡及降落位置的算法中，充分考慮飛艇形態、迫降放氣速率、大氣邊界層風廓線等物理特性，對回傳數據深度篩選、研判，基于概率統計方法，給出最優解。

技術領域

本發明涉及一種系留飛艇，尤其涉及一種失控系留飛艇墜落路線預測方法。

背景技術

系留飛艇(也叫系留氣球)是一種用作低空任務的載體，其區別與普通熱氣球和氫氣球相比，具有承載能力大，安全性好，升空高度較高，抗風能力強及防雷電能力等特點。一般升空高度為2000-3500米，可長期滯留空中15-30天。氣球需提供足夠大的浮力，根據搭載設備的重量、升空高度、抗風能力及姿態穩定性要求，所需空中浮力大約在1-10噸的范圍。為保證球上設備的安全，球體內充一定壓力的氦氣，充氣后球體呈飛艇形狀，末端具有尾翼，可在空中保持穩定的姿態，表皮為高強度、高密度輕質材料，具有良好的隱形功能，主要可用作通信中繼，地形地貌勘察、高空攝影，邊境偵察等民用和軍事用途。美國是目前系留飛艇應用最多的國家，在美國與南美國家邊界部署大量的低空系留飛艇用于販毒、走私和偷越邊境的偵查任務，美國還曾在伊拉克戰爭中使用小型的機動式系留飛艇用于軍事目的。系留飛艇的功能相對衛星和預警飛機具有獨特的優勢，具有定點空中滯留、全天侯、實時性強、成本低等優勢。由于氣球本身和球上搭載設備的重要性和較高價值，系留飛艇升空回收系統作為整個系統地面支撐的關鍵設備，對系留飛艇工作的安全性、可靠性和有效性具有至關重要的影響。

系留飛艇分為固定式和機動式，固定式系留飛艇的地面設備與大地固定安裝，結構尺寸可不受空間限制，適用于球體體積較大、承載能力較大及升空高度較高的場合。機動式系留飛艇的升空回收設備為車載式，將氣球氦氣回收后可靈活轉移部署，機動性強。

由于系留飛艇上裝載有多種檢測設備，價格昂貴，還有寶貴的檢測數據，一旦丟失會造成大量損失，然而現有的系留飛艇在纜繩意外斷裂后，受到天氣、風速等影響，其墜落路線和落點很難預測，導致設備丟失或損毀。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足提供了一種失控系留飛艇墜落路線預測方法，其能夠根據系留飛艇墜落時的環境因素，準確預測系留飛艇的落點方向和距離。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種失控系留飛艇墜落路線預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，利用失控系留飛艇上搭載的GPS傳回的經緯度信息，選取數據集中的若干組GPS數據，計算每一時間間隔內系留飛艇的移動距離、速度和移動方向該方法基于地球扁橢球體坐標，根據臨近兩點坐標所構成的橢圓方程，計算兩點之間地理距離，并給出移動的朝向；

步驟二，采用風速風向的矢量平均方法，對系留飛艇移動方向及移動速度數據進行矢量平均運算，所獲得的平均矢量移動速度及方向即為失控系留飛艇飄移的主方向，公式如下：

第i次采得的風矢量在x、y方向的分量為：

x_i＝sinθ_i

y_i＝cosθ_i；

在平均時間內取樣n次，則x，y方向分量的平均值分別為：

在得到后得出的矢量的模數，即是平均時間內的平均風速而輻角即為平均時間內的平均風向θ；

其中，