(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111632317.3 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中国航天空气动力技 术研究院 地址 100074 北京市丰台区云岗西路17号 (72)发明人 杨捷　 (74)专利代理 机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 1 1614 专利代理师 张立君 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 16/29(2019.01) (54)发明名称 临近空间长航时太阳能无人机飞行剖面确 定方法 (57)摘要 本申请公开了一种临近空间长航时太阳能 无人机飞行剖面确定方法， 包括： 获取无人机的 设计参数， 计算无人机的高度剖面； 计算不同飞 行经纬度、 起飞时间的高度剖面， 建立最大飞行 高度数据库与最小高度数据库； 根据最大飞行高 度数据库与最小高度数据库， 计算目标飞行经纬 度、 目标起飞时间的高度剖面， 确定飞行高度范 围。 本发明通过建立最大飞行高度数据库与最小 高度数据库， 快速确定给定 经纬度、 时间、 风场条 件的临近空间太阳能飞行器的飞行高度范围， 可 大大缩短仿真时间， 便于后续实时进行无人机任 务航迹规划。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114491958 A 2022.05.13 CN 114491958 A 1.一种临近空间长航时太阳能无 人机飞行剖面确定方法， 其特 征在于， 包括： 获取无人机的设计参数， 计算所述无 人机的高度剖面； 计算不同飞行经纬度、 起飞时间的高度剖面， 建立最大飞行高度数据库与最小高度数 据库； 根据所述最大飞行高度数据库与所述最小高度数据库， 计算目标飞行经纬度、 目标起 飞时间的高度剖面， 确定飞行高度范围。 2.根据权利要求1所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 获取 无人机的设计参数， 计算所述无 人机的高度剖面包括： 建立所述无 人机的重量平衡方程， 计算空速； 建立所述无 人机的能量平衡方程， 进 而获得推进系统功率； 根据所述推进系统功率， 建立功率平衡方程， 结合所述空速， 计算爬 升率； 对所述爬 升率进行积分， 计算所述无 人机的爬 升和下滑高度剖面。 3.根据权利要求2所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 还包 括： 在夜间， 根据储能电池最低电量要求设定最大越夜高度， 根据飞行安全要求设定最小 越夜高度。 4.根据权利要求1所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 计算 不同飞行 经纬度、 起飞时间的高度剖面， 建立 最大飞行高度数据库 与最小高度数据库包括： 根据飞行经纬度、 起飞日期， 计算对应的飞行剖面， 进而确定在该 日期不同时间点的飞 行高度范围， 建立所述 最大飞行高度数据库 与所述最小高度数据库。 5.根据权利要求4所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 确定 在该日期不同时间点的飞行高度范围包括： 在日间， 按照预定高度剖面飞行； 在夜间， 在最大越夜高度之下设定高度剖面。 6.根据权利要求1所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 根据 所述最大飞行高度数据库与所述最小高度数据库， 计算 目标飞行经纬度、 目标起飞时间的 高度剖面， 确定飞行高度范围包括： 若所述目标飞行经纬度、 所述目标起飞时间在所述最大飞行高度 数据库与 所述最小高 度数据库存储的飞行经纬度与起飞时间的范围内， 则通过插值计算所述 目标飞行经纬度、 所述目标起飞时间的高度剖面， 进 而确定所述飞行高度范围。 7.根据权利要求6所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 根据 所述最大飞行高度数据库与所述最小高度数据库， 计算 目标飞行经纬度、 目标起飞时间的 高度剖面， 确定飞行高度范围还 包括： 若所述目标飞行经纬度、 所述目标起飞时间不在所述最大飞行高度数据库与 所述最小 高度数据库存储的飞行经纬度与起飞时间的范围内， 而在可飞行范围内， 则根据所述 目标 飞行经纬度、 目标起飞日期， 计算对应的飞行剖面， 进而确定在所述目标起 飞日期不同时间 点的飞行高度范围， 并保存至所述 最大飞行高度数据库 与所述最小高度数据库。 8.根据权利要求7所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 根据 所述最大飞行高度数据库与所述最小高度数据库， 计算 目标飞行经纬度、 目标起飞时间的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491958 A 2高度剖面， 确定飞行高度范围还 包括： 若所述目标飞行经纬度、 所述目标起飞时间不在所述最大飞行高度数据库与 所述最小 高度数据库存储的飞行经纬度与起飞时间的范围内， 也不在可飞行范围内， 则结束针对所 述目标飞行 经纬度、 所述目标起飞时间的计算 流程。 9.根据权利要求1所述的临近空间长航 时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 还包 括： 根据目标飞行经纬度、 目标起飞时间的飞行高度范围， 结合风场约束条件， 通过空速、 风速和地速三 者之间的矢量关系计算无 人机航向角范围和对应的地速大小。 10.根据权利要求9所述的临近空间长航时太阳能无人机飞行剖面确定方法， 其中， 所 述地速与所述 风速之间的夹角小于边界角度， 所述 边界角度为： 其中， ψ为 边界角度， Va为空速， Vw为风速。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491958 A 3