CN102880185B - 飞机的太阳能收集飞行路径管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于管理太阳能收集的方法和设备。确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳相对于航空航天器的位置。使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平。威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据来根据太阳相对于航空航天器的不同位置确定航空航天器的发电水平，并且等效雷达特征信号数据基于太阳能发电特征信号数据，所述太阳能发电特征信号数据确定太阳相对于航空航天器的不同位置的发电水平。通过太阳能发电系统确定导致期望发电水平的飞行路径的变化。

Description

飞机的太阳能收集飞行路径管理系统
技术领域
本发明一般涉及以太阳能供电的飞机，尤其涉及管理飞机的飞行路径或轨迹。更特别地，本发明涉及以增加来自飞机上的太阳能收集系统的发电的方式管理飞机的飞行路径的方法和设备。
背景技术
无人航空系统（UAS）飞机是未承载人类操作员的被供电的航空器。通常，该类型飞机被供电并且在可以其自身控制下或在远程飞行员的控制下飞行。该类型的飞机还被称为无人驾驶航空器（UAV）。
无人驾驶航空器可采用不同形式。例如，无人驾驶航空器可以表现为飞机、旋翼飞行器和/或其他适合的形式。无人驾驶航空器可以呈现为不同尺寸，并且可具有不同操作范围和高度。
无人驾驶航空器可用于不同类型的任务。例如，无人驾驶航空器可被用于监测区域，以及将有效负载传递至目标。例如，无人驾驶航空器可被用于军事行动、消防工作、安保工作、检查管道、收集地图数据、收集天气条件数据和/或其他适合的操作类型。
根据航空器的预期目的，无人驾驶航空器的设计是可以改变的。在一些情况下，减少无人驾驶航空器的雷达特征信号（signature）可能是期望的。可选择无人驾驶航空器的形状、材料和其他参数来减少能够通过雷达系统检测无人驾驶航空器的可能性。
在其他操作中，可能需要延长补给燃料之前的飞行持久性。例如，一些无人驾驶航空器（UAV）可能在一定高度和距离飞行，该高度和距离使得无人驾驶航空器被收回和/或补给燃料以便修护变得比定期执行所需要的更加困难。
当一架无人驾驶航空器被收回以便修护或没有可用于继续任务所需的燃料时，可以在第一架无人驾驶航空器无法执行操作之前发射另一架无人驾驶航空器。这种情形可能导致无人驾驶航空器比期望情况的更高成本和更多协调性。
一种解决方案涉及使用具有太阳能发电系统的无人驾驶航空器。太阳能发电系统产生电流，该电流可以被用于为电机供电或为太阳能供电的UAV上的电池充电。然后该电池可为飞机内的装置供电，从而执行不同操作。
借助这种类型的太阳能发电系统，无人驾驶航空器可被设计成放置太阳能电池，所述太阳能电池为无人驾驶航空器提供期望的发电水平。即使具有这些系统，操纵飞机、天气以及其他环境条件也可能导致太阳能发电系统产生比期望的更少的电力。
因此，有利的是具有考虑至少一种上述问题以及其他可能问题的方法和设备。
发明内容
在一个有利的实施例中，提供一种用于管理太阳能收集的方法。确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳相对于航空航天器的位置。使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平。威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据来根据太阳相对于航空航天器的不同位置确定航空航天器的发电水平。等效雷达特征信号数据基于太阳能发电特征信号数据，该太阳能发电特征信号数据确定太阳相对于航空航天器的不同位置的发电水平。确定导致太阳能发电系统的期望发电水平的飞行路径的变化。
在另一个有利的实施例中，一种设备包括飞行管理系统。该飞行管理系统被配置为确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳相对于航空航天器的位置。该飞行管理系统还被配置为使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平。威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据来根据太阳相对于航空航天器的不同位置确定航空航天器的发电水平。等效雷达特征信号数据基于太阳能发电特征信号数据，该太阳能发电特征信号数据确定太阳相对于航空航天器的不同位置的发电水平。该飞行管理系统还被配置为确定导致太阳能发电系统的期望发电水平的飞行路径的变化。
在又一个有利的实施例中，一种计算机程序产品包含计算机可读存储介质、第一程序代码、第二程序代码和第三程序代码。第一程序代码用于确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳相对于航空航天器的位置。第二程序代码用于使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平。威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据来根据太阳相对于航空航天器的不同位置确定航空航天器的发电水平。等效雷达特征信号数据基于太阳能发电特征信号数据，该太阳能发电特征信号数据确定太阳相对于航空航天器的不同位置的发电水平。第三程序代码用于确定导致太阳能发电系统的期望发电水平的飞行路径的变化。第一程序代码、第二程序代码和第三程序代码被存储在计算机可读存储介质中。
在又一个有利的实施例中，公开一种计算机程序产品，其包含：计算机可读存储介质；第一程序代码，其用于确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳相对于航空航天器的位置；第二程序代码，其用于使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据确定航空航天器沿着飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平，其中威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据来根据太阳相对于航空航天器的不同位置确定航空航天器的发电水平，并且等效雷达特征信号数据基于太阳能发电特征信号数据，该太阳能发电特征信号数据确定太阳相对于航空航天器的不同位置的发电水平；以及第三程序代码，其用于确定导致太阳能发电系统的期望发电水平的飞行路径的变化，其中第一程序代码、第二程序代码和第三程序代码被存储在计算机可读存储介质中。
所述计算机程序产品还包括：第四程序代码，其用于使用所述变化改变航空航天器的飞行路径，其中第四程序代码被存储在计算机可读存储介质中。
在本发明的不同实施例中可单独实现或在另一个其他实施例中可组合实现所述特征、功能和优势，其中参考以下描述和附图可明白进一步的细节。
附图说明
在随附权利要求中提出了本公开的据信为新颖性特征的特性。然而，结合附图并参考本公开优选实施例的以下详细描述，将更好地理解本发明自身和优选使用模式、进一步目的及其优势，其中：
图1示出根据有利实施例的飞行环境；
图2示出根据有利实施例的飞行管理系统；
图3示出根据有利实施例将太阳能发电特征信号数据转换为雷达特征信号数据；
图4示出根据有利实施例的太阳能发电特征信号数据；
图5示出根据有利实施例的等效雷达特征信号数据；
图6示出根据有利实施例的飞行路径的变化；
图7示出根据有利实施例管理太阳能收集的过程的流程图；
图8示出根据有利实施例确定飞行路径变化的过程的流程图；以及
图9示出根据有利实施例的数据处理系统。
具体实施方式
现在参考附图，且特别参考图1，其根据有利实施例描述了飞行环境。在该说明性示例中，飞行环境100是可在其中实施有利实施例的环境的示例。在所描述的示例中，飞机102沿飞行路径104飞行。在这些示例中，飞机102为无人驾驶航空系统（UAS）飞机。飞机102包括太阳能发电系统106。太阳能发电系统106通过暴露于由太阳108产生的太阳光而产生用于飞机102的电力。由太阳能发电系统106产生的电力可被飞机102内的不同装置直接使用，和/或被存储在存储系统例如电池中以备后用。
在这些说明性示例中，飞机102可执行任务，例如观察车辆110、建筑物112或位于地面114上的两者。观察车辆110和建筑物112可包括使用传感器系统116产生关于这些对象的信息。在这些说明性示例中，传感器系统116可以是例如但不限制于可见光照相机、红外照相机、激光测距仪和/或其他适合类型的传感器。当然，飞机102可执行其他任务，例如传递有效负载。
借助太阳能发电系统106，通过使太阳能发电系统106以期望水平产生电力从而操作飞机102，能够增加飞机为执行任务而飞行的时间量或距离。一个或更多有利实施例可在飞机102中实施，从而以下列方式管理飞行路径104，即提供太阳能发电系统106暴露至太阳108，以便太阳能发电系统106为飞机102产生期望水平的电力。
有利实施例认识到并考虑到关于管理飞机102中使用太阳能发电系统106进行的发电的一个或更多考虑事项。例如，不同的有利实施例认识到并考虑到，针对太阳108相对于飞机102的不同方位角和不同仰角，太阳能发电系统106可能产生不同的电量。
不同的有利实施例认识到并考虑到，该信息可以体现为太阳能特征信号数据的形式，其基于太阳108相对于飞机102的位置确定出现在太阳能发电系统106中的太阳能发电量。
另外，不同的有利实施例认识到并考虑到，当太阳108相对于飞机102处于特定仰角时，太阳能发电系统106产生的电量可能比理想的要少。在这些说明性示例中，这些仰角为较低仰角，其可能出现在不允许太阳能发电系统106产生和期望的一样多的电力的时间。例如，较低角度可能出现在冬至日的日出期间。
不同的有利实施例认识到并考虑到，可以通过飞行路径104的管理来管理用于管理由太阳能发电系统106产生的电量的过程。图1中的飞机102的飞行路径104可以被管理以使得太阳能发电系统106为飞机102产生期望水平的太阳能。
生成软件、硬件或二者的组合以执行这些过程可能要求比期望的更多的时间和费用。不同的有利实施例认识到并考虑到，在避免威胁时，可以为飞机确定雷达特征信号数据。一种过程可使用该雷达特征信号数据来管理飞机的飞行路径，从而减少飞机对传感器系统例如雷达系统的可探测性。
不同的有利实施例认识到并考虑到，用于减少飞机对传感器的可可探测性的现有系统可以同太阳能特征信号数据一起使用。不同的有利实施例认识到并考虑到，通过能够使用具有最少修改或无修改的现有系统，可减少设计和制造用于管理飞机中的太阳能发电的系统所需的时间和费用。
因此，不同的有利实施例提供用于管理飞机的太阳能收集的方法和装置。具有太阳能发电系统的飞机在飞行路径上移动。当飞机沿飞行路径移动时，确定太阳能发电系统的发电水平。使用威胁管理模块实现该发电水平。威胁管理模块使用雷达特征信号数据在相对于飞机的不同位置确定飞机的可探测性。展示太阳相对于飞机的位置以及雷达特征信号数据，该雷达特征信号数据基于转化成等效雷达特征信号数据的太阳能发电特征信号数据，该太阳能发电特征信号数据确定针对太阳相对于飞机的不同位置的太阳能发电水平。飞行路径的变化被确定。这导致太阳能发电系统的期望发电水平。
现在参考图2，其示出根据有利实施例的飞行管理系统。在这些说明性示例中，飞行管理系统200可被用于管理图1中飞机102的飞行路径104。
飞机管理系统200包含计算机系统202。计算机系统202是若干计算机204。“若干”在此用于指代项目时意味着一个或更多个项目。例如，“若干计算机204”为一个或更多个计算机。在这些说明性示例中，当在计算机系统202中存在多于一个计算机时，那些计算机可以相互通信。
在该说明性示例中，飞行路径模块206位于计算机系统202中。可使用硬件、软件或两者的结合来实现飞行路径模块206。
在这些说明性示例中，飞行路径模块206被配置为控制飞机102沿飞行路径104移动。飞行路径模块206可以从功率特性模块（power characterizationmodule）208接收输入。在这些示例中，基于图1中太阳108相对于飞机102的位置212，功率特性模块208提供发电水平210。在这些说明性示例中，位置212大约是太阳108相对于飞机102的位置。在这些说明性示例中，通过传感器系统213确定位置212。可按若干不同方式确定太阳108相对于飞机102的位置212。例如，可在表格或数据库中确定太阳108的位置，该表格或数据库具有基于一年中的日子的一天中不同时间的太阳108的位置。
在这些说明性示例中，位置212可采用角度、坐标、向量和/或表示一个对象相对于另一个对象的位置的其他适合形式。例如，可使用仰角和方位角表示位置212。在这些说明性示例中，这些角度描述太阳108相对于飞机102的位置212。
在这些说明性示例中，可使用威胁管理模块218来实现功率特性模块208。威胁管理模块218接收雷达特征信号数据220以确定飞机的可探测性222。在这些说明性示例中，可探测性222可被确定为威胁水平224。
在这些说明性示例中，太阳能发电特征信号数据226确定在太阳108相对于飞机102的不同位置的太阳能发电水平。太阳能发电特征信号数据226可以被修改以用于威胁管理模块218。也就是说，雷达特征信号数据220可以是太阳能发电特征信号数据226的形式。在这些说明性示例中，太阳能发电特征信号数据226被转换成等效雷达特征信号数据227以供威胁管理模块218使用。因此，在这些说明性示例中，由威胁管理模块218产生的威胁水平224表示发电水平210。
等效雷达特征信号数据227不是关于飞机102的可探测性的数据。相反，即使威胁管理模块218起初被设计用于确定威胁水平224，太阳能发电特征信号数据226到等效雷达特征信号数据227的转换也允许威胁管理模块218提供确定发电水平210的输出。
也就是说，等效雷达特征信号数据227是可被威胁管理模块218使用而产生实际上是发电水平210的输出的数据。也就是说，当威胁水平224较低时，发电水平210较高。以此方式，威胁管理模块218可具有双重用途。
在这些说明性示例中，等效雷达特征信号数据227可被存储在计算机系统202中以供功率特性模块208使用。也就是说，可提前将太阳能发电特征信号数据226转换成等效雷达特征信号数据227，然后存储在飞行管理系统200中。
当确定了太阳108相对于飞机102的位置212时，太阳能发电特征信号数据226中对应于位置212的数据可以被转换成等效雷达特征信号数据227，以便在威胁管理模块218被用于实现功率特性模块208时供功率特性模块208使用。这种类型的转换可被称为“在飞行中（on the fly）”转换。
借助发电水平210，飞行路径模块206可以以导致飞机102中的太阳能发电系统106产生期望发电水平228的方式改变飞机102的飞行路径104。在这些说明性示例中，飞行路径模块206可以向功率特性模块208发送若干位置230。在该说明性示例中，若干位置230可以是太阳108的位置212。
作为回应，当威胁管理模块218被用于实现功率特性模块208时，威胁管理模块218回送发电水平210，而不是当使用等效雷达特征信号数据227代替雷达特征信号数据220时的实际威胁水平。
飞行路径模块206可以使用发电水平210来判定发电水平210是否满足期望发电水平228。如果发电水平210等于期望发电水平228或大于期望发电水平228，则发电水平210可满足期望发电水平228。
当若干位置230为位置212时，如果在若干位置230处的发电水平210不满足期望发电水平228，则飞行路径模块206可为若干位置230确定新值。例如，若干位置230可以是相对于太阳108的位置212的位置范围。然后，若干位置230可以被发送至功率特性模块208。
响应于发送若干位置230至功率特性模块208而接收的发电水平210可以采用一个或更多个数值的形式，其中每个数值对应于若干位置230中的一个位置。发电水平210的这些数值可与期望发电水平228相比较。该比较被用于判定任何发电水平210的数值是否满足期望发电水平228。如果发电水平210不满足期望发电水平228，则可以发送针对若干位置230的附加数值。该过程可以继续进行直到发电水平210满足针对若干位置230的期望发电水平228。
当若干位置230内的位置导致满足期望发电水平228的发电水平210的数值时，飞行路径模块206可以改变飞机102的飞行路径104。可以改变飞行路径104，从而基于具有满足期望发电水平228的发电水平210的若干位置230，将太阳108相对于飞机102的位置212从太阳108的当前位置变为位置212的期望位置。
在这些说明性示例中，期望发电水平228是飞机102所需的电量。期望发电水平228可以基于不同的因素。例如，飞机102中的设备当前使用的电量为一个因素。另一个因素也可以考虑存储的电量，例如存储在电池中的电力。
在这些说明性示例中，飞行路径模块206还可考虑若干参数232。若干参数232可包括例如但不限制任务参数、观测区、预定义边界、目标位置、高度范围、天气、风、云和/或其他适合的参数类型中的至少一种。
如在此使用，短语“至少一个”在与一列项目一起使用时意味着可以使用一个或更多个所列举项目的不同组合，并且列举项目中每个项目仅需一个。例如，“至少一个项目A、项目B和项目C”可以包括例如但不限于项目A，或者项目A和项目B。该示例还可以包括项目A、项目B和项目C，或者项目B和项目C。
例如，任务参数可以是关于飞机102可运行的区域或飞机102可飞行的高度范围的约束。另一个任务参数的示例可以是飞机102定位传感器以获得关于目标对象的信息的需求。
因此，根据若干参数232，发电水平210可能不总是满足期望发电水平228。然而，当同样考虑若干参数232时，不同的有利实施例尽可能多地最优化或增加发电水平210。
因此，借助一个或更多有利实施例，在这些说明性示例中，发电水平210可以被维持在期望发电水平228或高于期望发电水平228。通过管理飞机102的飞行路径104，执行太阳能发电系统106的这种发电管理。在这些说明性示例中，使用威胁管理模块218执行发电水平210的确定。
通过使用目前使用的组件，可减少可能需要为飞机设计和/或制造的组件的数量。例如，为降低无人驾驶航空器的可探测性所设计的组件也可以被用于管理太阳能发电系统的发电。因此，设计、升级、改进或对模块作出其他变化可意减少成本和时间。这种减少可能发生，因为相同模块基本上可被同时用于降低飞机的可探测性和管理飞机的太阳能发电系统的发电。
图2的飞行管理系统200的例证不是要暗示对实现有利实施例的方式的物理或结构限制。可使用附加和/或代替所示组件的其他组件。同样地，所展示的方框是为了图示说明一些功能性组件。当在有利实施例中实施时，这些方框中的一个或更多个可被组合和/或被分离成不同方框。
例如，尽管飞行路径模块206和功率特性模块208被图示为位于飞机102上的计算机系统202内，但根据特定实施方式，这些组件可位于其他位置。例如，根据特定实施方式，飞行路径模块206、功率特性模块208或两者均可位于远程位置例如地面站或另一个飞机上。
当在飞机102中不存在这些模块时，飞行路径信息可被发送至飞机102内的控制器或飞行路径计算机。该飞行路径计算器促使飞机102沿着由在另一个位置的飞行路径模块206定义的飞行路径104飞行。
作为另一个示例，可以存在通信单元，以便在计算机系统202和另一个位置之间发送和接收信息。此外，尽管不同的说明性示例已将飞机102描述为无人驾驶航空器，但飞机102可采用其他形式。例如，根据特定实施方式，飞机102可以是有人驾驶飞机或具有乘客的飞机。作为另一个示例，一个或更多个不同的有利实施例可以被应用于其他类型的运载工具。例如，飞行管理系统200可以被实施以供除飞机102之外的其他类型的航空航天器使用。例如但非限制地，飞行管理系统200还可被实施以用于太空船形式的航空航天器中。
接下来参考图3，其根据有利实施例描述将太阳能发电特征信号数据转换成等效雷达特征信号数据的示意图。在该说明性示例中，使用转换器300将太阳能发电特征信号数据226转换成等效雷达特征信号数据227。转换器300可以是位于图2中飞行管理系统200中的计算机系统202内的硬件、软件或两者、另一个计算机系统或者被配置为将太阳能发电特征信号数据226转换成等效雷达特征信号数据227的一些其他组件。
如图所示，太阳能发电特征信号数据226被组织为仰角302和方位角304。为方位角304中的每个方位角赋予数值305。仰角302中的每个仰角具有方位角304中的多个方位角。对于仰角302中的相应仰角，方位角304中的每个方位角具有数值305中的数值。
在这些说明性示例中，仰角302和方位角304通过度数来确定。在这些示例中，发电数值被标准化。该标准化是针对最大发电量的。
等效雷达特征信号数据227具有仰角306和方位角308。仰角306中的每个仰角具有方位角308中的多个方位角。方位角308中的每个方位角具有数值310中的数值。对于对应于特定仰角的每个方位角，数值310中的数值呈现为飞机的可探测性。
在这些说明性示例中，转换器300利用以下公式处理太阳能发电特征信号数据226中的每个发电数值：
ERSV = 1 SPSV
其中ERSV为等效雷达特征信号数值，而SPSV为太阳能特征信号数值。如所描述，在这些说明性示例中，转换器300将数值305中的数值转换成数值310中的数值。
现在参考图4，其根据有利实施例示出太阳能发电特征信号数据。在该说明性示例中，功率响应图400是部分太阳能发电特征信号数据226的示例。
功率响应图400是针对图3中太阳能发电特征信号数据226中的仰角302中的特定仰角而言方位角304中的部分数值的示例。
当图1中太阳108相对于飞机102处于大约3度的仰角时，功率响应图400为发电水平图。在该说明性示例中，功率响应图400使用从大约零到大约360度的极坐标系。在该说明性示例中，图标404是飞机102的顶面图的表示。在该说明性示例中，中心406表示大约为零的数值，而边缘408表示大约为1的数值。线402表示图1中飞机102的太阳能发电系统106产生的电力。
在该示例中，功率响应图400中的不同度数表示针对大约3度的太阳仰角的围绕飞机102的位置。这些位置是太阳108相对于飞机102的位置。
例如，点410表示零度。在该示例中，当太阳108在飞机102前方时为零度。点412表示180度。点412表示太阳108位于飞机102后方的位置。
随着线402上的点的数值增加，由太阳能发电系统106产生的电量增加。以此方式，可针对太阳108相对于飞机102的不同位置确定发电水平210的不同数值。
现在参考图5，其根据有利实施例描述了通过转换太阳能发电特征信号数据产生的等效雷达特征信号数据的示意图。
在该说明性示例中，等效雷达响应图500是等效雷达特征信号数据227中的部分数据的示例。在该说明性示例中，等效雷达响应图500也使用极坐标系描述。等效雷达响应图500是针对图3中等效雷达特征信号数据227中的仰角306的特定仰角而言方位角308中的部分数值的显示示例。
线502表示飞机对传感器系统例如雷达系统的响应。图标504表示飞机。在该说明性示例中，图标504表示图1中的飞机102。在该说明性示例中，中心506表示为零的数值，而边缘508表示在这些示例中为1的数值。
在该说明性示例中，等效雷达响应图500还具有大约三度的仰角，其中该仰角是相对于威胁/威胁源（threat）而言。点510表示零度，并且是威胁/威胁源在飞机前方的位置。点512为大约180度，并且是威胁/威胁源在飞机后方的位置。
然而，就能够被雷达系统或其他传感器系统可探测到的能力而言，线502并不真正表示飞机102的特征信号。相反，线502是使用图4中的线402产生的。线402中的每个点被倒转成点，从而产生线502。
因此，等效雷达响应图500中的等效雷达特征信号数据227是针对特定仰角下的多个方位角的雷达响应图，其中雷达响应是在该特定仰角处针对多个方位角的发电响应。
以此方式，等效雷达响应图500可以被威胁管理模块218使用，从而确定图2中的威胁水平224。当威胁水平224较低时，发电水平210较高。
以此方式，等效雷达响应图500可以被飞行路径模块206使用，从而改变飞机102的飞行路径104，以达到期望发电水平228。这可以在无需设计全新的模块以用于管理太阳能发电系统106的发电的情况下来完成。以此方式，模块例如威胁管理模块218可以被用于双重目的。
现在参考图6，其根据有利实施例描述了飞行路径变化的示意图。在该说明性示例中，图1中的飞机102可在由边界602定义的区域600内飞行。飞行路径604是被选择用于飞机102执行任务的飞行路径。
通过在区域600内维持飞行路径604的大致形状，可对飞行路径604作出改变。可以通过飞机102中的飞行管理系统200对飞行路径604作出改变。可作出这些改变，从而为飞机102获得图2中的期望发电水平228。
在该说明性示例中，当太阳608处于正午时，太阳608相对于飞机102的位置可被用于将飞行路径604变为飞行路径606。这种从飞行路径604到飞行路径606的变化可为飞机102提供期望发电水平228。这种从飞行路径604到飞行路径606的变化是使用绘图例如等效雷达响应图500实现的，其中太阳608是飞机102围绕其导航的威胁/威胁源。
图4中的功率响应图400和图5中的等效雷达响应图500的示意图仅为可以如何显示太阳能发电特征信号数据226和等效雷达特征信号数据227的说明性示例。此外，这些绘图仅示出仰角为大约三度时的飞机102的发电水平210和可探测性222。相对于围绕飞机102的不同方位角，可以针对其他仰角展现其他绘图。
因此，等效雷达特征信号数据227是针对多个方位角和仰角的雷达响应图，其中雷达响应来自于针对多个方位角和仰角的发电响应。尽管输出的一个用途是当雷达特征信号数据220被威胁管理模块218使用时以威胁水平224的形式确定飞机102的可探测性，但是输出还可以被用于确定发电水平210。当太阳能发电特征信号数据226被转换成等效雷达特征信号数据227以供威胁管理模块218使用而不是使用雷达特征信号数据220时，输出的这种用途可能出现。
现在参考图7，其根据有利实施例描述了管理太阳能收集的过程的流程图。图7示出的过程可以在图2中的飞行管理系统200中实施。特别地，可以使用飞行路径模块206和/或功率特性模块208来实施该过程。
该过程开始于：确定飞机沿飞行路径移动时太阳相对于飞机的位置（操作700）。然后，该过程确定飞机沿飞行路径移动时太阳能发电系统的发电水平（操作702）。
在等效雷达特征信号数据中，使用威胁管理模块执行操作702。威胁管理模块使用等效雷达特征信号数据确定在太阳相对于飞机的不同位置处飞机的可探测性。等效雷达特征信号数据基于针对已转换成等效雷达特征信号数据的太阳能发电特征信号数据，其中太阳能发电特征信号数据确定针对太阳相对于飞机的不同位置的太阳能发电水平。
然后，该过程确定导致期望发电水平的飞行路径变化（操作704）。然后，该过程使用所述变化改变飞机的飞行路径（操作706）。然后该过程返回至操作700。
现在参考图8，其根据有利实施例描述了确定飞行路径变化的过程的流程图。图8示出的过程可以在图2中的飞行管理系统200中实施。特别地，可以在飞行管理系统200的飞行路径模块206中实施该过程。图8中的不同操作可以是图7中的操作704的实施方式的示例。
该过程确定在太阳相对于飞机的当前位置处太阳能发电系统的发电水平（操作800）。可从图7中操作702的结果接收到当前位置的发电水平。然后，该过程判定当前发电水平是否是期望发电水平（操作802）。
如果发电水平不是期望发电水平，那么该过程确定提供期望发电水平的太阳相对于飞机的若干位置（操作804）。可以使用图2中的功率特性模块208来执行针对太阳相对于飞机的不同位置的不同发电水平的确定。
然后，该过程确定若干任务参数（操作806）。然后，该过程基于提供期望发电水平的太阳相对于飞机的若干位置以及基于为任务确定的若干参数来确定航线变化，从而形成飞机的变化（操作808），之后该过程结束。
可以使用一个或更多个不同规则，作出基于若干任务参数和当前发电水平的航线变化量。这些规则可以提供权重或因子，从而考虑到不同数量的任务参数以及提供期望发电水平的太阳相对于飞机的若干期望位置。
再次参考操作802，如果发电水平位于期望发电水平内，该过程将所述变化选择为飞行路径无变化（操作810），之后该过程结束。
不同的示例性实施例中的流程图和方框图示出了装置、方法和计算机程序产品的一些可能实施方式的体系架构、功能和操作。在这方面，流程图或方框图的每个方框可以表示计算机可用或可读程序代码的模块、片段或部分，其包含用于实施一个或更多个特定功能的一个或更多个可执行指令。在一些可替代的实施例中，在方框中提到的一个或更多个功能可以不按图中指示的顺序出现。例如，在一些情况下，连续示出的两个方框可大体同时执行，或者根据所涉及的功能，有时方框可按逆序执行。
所示的过程可在组件中实施，例如计算机系统202、飞行路径模块206、功率特性模块208和/或飞行管理系统200中的其他模块或组件。在这些说明性示例中，该过程能够在软件、硬件或两者的组合中实施。当使用软件时，由该过程执行的操作可以以被配置为在处理器单元上运行的程序代码的方式实施。当采用硬件时，该硬件可以包括电路，其进行操作以便按所示过程执行操作。
在该说明性示例中，硬件可采用的形式有电路系统、集成电路、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件或被配置为执行若干操作的一些其他适合的硬件类型。借助可编程逻辑器件，该设备被配置为执行若干操作。该设备可以在后期被重新配置或永久性配置为执行若干操作。例如，可编程逻辑装置的示例可以包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列和其他适合的硬件设备。
例如，在一些情况下，航线的改变可能无需考虑任务参数。作为另一个说明性示例，操作802可以在太阳相对于飞机的当前方位角和/或仰角范围内确定方位角和/或仰角。附加于和/或代替确定太阳相对于飞机的期望位置，可作出该确定。
现在参看图9，其根据有利实施例描述了数据处理系统的示意图。在该说明性示例中，数据处理系统900包括通信框架902，其提供处理器单元904、存储器906、永久性存储装置908、通信单元910、输入/输出（I/O）单元912、显示器914之间的通信。数据处理系统900可以被用于为图2中的飞行管理系统200实施计算机系统202中的若干计算机204中的一个或更多计算机。
处理器单元904用于执行可被装载至存储器906内的软件的指令。根据特定实施方式，处理器单元904可以是若干处理器、多处理器核心或一些其他处理器类型。“若干”在用于提示项目时表示一个或更多个项目。此外，可以使用若干异构型处理器系统（heterogeneous processor system）来实施处理器单元904，其中在单个芯片上存在主处理器和辅助处理器。作为另一个说明性示例，处理器单元904可以是含有多个相同类型处理器的对称多处理器系统。
存储器906和永久性存储装置908是存储设备916的示例。存储设备是能够存储信息的任何一件硬件，该信息例如但不限于数据、功能形式的程序代码和/或基于临时和/或基于永久的其他适合信息。在这些示例中，存储设备916也可被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器906可以是例如随机存取存储器或任何其他适合的易失性或非易失性存储设备。根据特定实施方式，永久性存储装置908可采用各种形式。
例如，永久性存储装置908可包含一个或更多组件或设备。例如，永久性存储装置908可以是硬盘、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述各项的一些组合。永久性存储装置908使用的介质也可是可移除的。例如，移动硬盘可被用于永久性存储装置908。
在这些示例中，通信单元910提供与其他数据处理系统或设备的通信。在这些示例中，通信单元910为网络接口卡。通信单元910可以通过使用物理通信链路或无线通信链路或者两者来提供通信。
输入/输出单元912允许通过其他可连接至数据处理系统900的装置进行数据输入和输出。例如，输入/输出单元912可以提供连接以便用户通过键盘、鼠标和/或其他合适的输入设备进行输入。此外，输入/输出单元912可将输出发送至打印机。显示器914提供用于为用户显示信息的机构。
操作系统、应用软件和/或程序的指令可位于存储设备916内，其通过通信框架902与处理器单元904通信。在这些说明性示例中，指令在永久性存储装置908上为功能形式。这些指令可以被加载到存储器906内以便由处理器单元904执行。不同实施例的过程可以由处理器单元904使用计算机实施的指令来执行，这些指令位于存储器例如存储器906内。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，其可以由处理器单元904中的处理器读取和执行。不同实施例中的程序代码可被嵌入在不同物理或计算机可读存储介质上，例如存储器906或永久性存储装置908。
程序代码918以功能形式位于计算机可读介质920上，其选择性地可移除并可被装载至或传送至数据处理系统900，以便由处理器单元904执行。在这些示例中，程序代码918和计算机可读介质920形成计算机程序产品922。在一个示例中，计算机可读介质920可以是计算机可读存储介质924或计算机可读信号介质926。计算机可读存储介质924可以包括例如光盘或磁盘，其被插入或放入作为永久性存储装置908一部分的驱动器或其他设备中，以便传送至作为永久性存储装置908一部分的存储设备例如硬盘。计算机可读存储介质924还可采用永久性存储装置的形式，例如连接至数据处理系统900的硬盘、指形盘或闪存。
在一些情况下，计算机可读存储介质924不可从数据处理系统900中移除。在这些示例中，计算机可读存储介质924是用于存储程序代码918的物理或有形的存储设备，而不是传播或传输程序代码918的介质。计算机可读存储介质924还可被称为计算机可读有形存储设备或计算机可读物理存储设备。也就是说，计算机可读存储介质924是能够被人触摸到的介质。
可替换地，可以使用计算机可读信号介质926将程序代码918传送至数据处理系统900。例如，计算机可读信号介质926可以是含有程序代码918的被传播的数据信号。例如，计算机可读信号介质926可以是电磁信号、光信号和/或任何其他适合的信号类型。这些信号可经由通信链路（例如无线通信链路、光纤电缆、同轴电缆、导线和/或任何其他适合的通信链路类型）被传输。也就是说，在该说明性示例中，通信链路和/或连接可以是物理的或无线的。
在一些有利实施例中，程序代码918可以通过计算机可读信号介质926从另一个设备或数据处理系统经由网络下载至永久性存储装置908，从而在数据处理系统900内使用。例如，存储在服务器数据处理系统的计算机可读存储介质中的程序代码可以经由网络从该服务器下载至数据处理系统900。提供程序代码918的数据处理系统可以是服务器计算机、客户端计算机或一些能够存储和发送程序代码918的其他设备。
示出用于数据处理系统900的不同组件并不意味着对可以实施不同实施例的方式提供结构限制。不同的有利实施例可以在数据处理系统中实施，该数据处理系统包括附加于或代替数据处理系统900的那些示出组件的组件。图9中示出的其他组件可以不同于所示出的说明性示例。
不同的实施例可以使用任何能够运行程序代码的硬件设备或系统来实施。作为一个示例，数据处理系统可包括与无机组件集成在一起的有机组件和/或可以完全由除人类以外的有机组件组成。例如，存储装置可以由有机半导体组成。
在另一个说明性示例中，处理器单元904可采用硬件单元的形式，其具有为特定用途制造或配置的电路。这种类型的硬件可执行操作，而无需将程序代码从存储设备装载至存储器，从而经配置执行操作。
例如，当处理器单元904采用硬件单元的形式，处理器单元904可以是电路系统、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件或被配置为执行若干操作的一些其他适合的硬件类型。
借助可编程逻辑器件，该设备被配置为执行若干操作。该设备可以在后期被重新配置或可以被永久性配置为执行若干操作。例如，可编程逻辑器件的示例可以包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列和其他适合的硬件设备。通过这种类型的实施方式，可以省略程序代码918，因为不同实施例的过程在硬件单元内实施。
在另一个说明性示例中，可以使用计算机和硬件单元内存在的处理器的组合来实施处理器单元904。处理器单元904可具有若干硬件单元和若干处理器，其被配置为运行程序代码918。借助该描述的示例，一些过程可以在若干硬件单元内实施，而其他过程可以在若干处理器内实施。
在另一个示例中，总线系统可被用于实施通信框架902，并且可以包括一个或更多个总线，例如系统总线或输入/输出总线。当然，可使用任何适合类型的体系架构来实施总线系统，其中该体系架构提供在附连到总线系统的不同组件或设备之间的数据传送。
另外，通信单元可包括发送数据、接收数据或者发送和接收数据的若干装置。例如，通信单元可以是调制解调器或一个网络适配器、两个网络适配器或它们的一些组合。此外，存储器可以是例如存储器906或高速缓冲存储器，其例如存在于可能出现在通信框架902中的接口和存储器控制集线器中。
为了例示和说明，已经给出了本发明的描述，其并不是要穷举或讲公开内容局限于所公开的形式。许多修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。此外，不同的有利实施例相比于其他有利实施例可提供不同的优势。所选的一个或更多个实施例被选择和描述以便最好地解释本发明的原理、实际应用，以及使得本领域技术人员能够理解本发明，因为具有不同修改的不同实施例适用于预期的特定用途。

Claims (15)

1.一种用于管理太阳能收集的方法，所述方法包含：
确定航空航天器沿着飞行路径(104)移动时太阳(108)相对于所述航空航天器的位置(212)；
使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时太阳能发电系统(106)的发电水平(210)，其中所述威胁管理模块使用所述等效雷达特征信号数据(227)来根据太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置确定所述航空航天器的所述发电水平(210)，并且所述等效雷达特征信号数据(227)基于太阳能发电特征信号数据，其中所述太阳能发电特征信号数据确定太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置的所述发电水平(210)；
确定导致所述太阳能发电系统(106)的期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化；以及
使用所述变化改变所述航空航天器的所述飞行路径(104)。
2.根据权利要求1所述方法，其中使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时太阳能发电系统(106)的发电水平(210)包含：
当太阳(108)的位置(212)为威胁位置(212)时，确定所述太阳能发电系统(106)的所述发电水平(210)。
3.根据权利要求1所述方法，其中确定导致所述太阳能发电系统(106)的期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化包含：
确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)并满足所述航空航天器的任务的若干参数(232)的所述飞行路径(104)的变化。
4.根据权利要求3所述方法，其中确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)并满足所述航空航天器的所述任务的所述若干参数(232)的所述飞行路径(104)的变化包含：
确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)并满足所述航空航天器的所述任务的所述若干参数(232)的所述飞行路径(104)的变化，其中所述若干参数(232)包含观测区、预定义边界、目标位置和高度范围。
5.根据权利要求1所述方法，还包含：
在所述航空航天器中的计算机系统(202)中执行：使用所述威胁管理模块和所述等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时所述太阳能发电系统(106)的所述发电水平(210)，其中所述威胁管理模块使用所述等效雷达特征信号数据(227)来根据太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置确定所述航空航天器的所述发电水平(210)，并且所述等效雷达特征信号数据(227)基于太阳能发电特征信号数据，其中所述太阳能发电特征信号数据确定太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置的所述发电水平(210)；并且确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化。
6.根据权利要求1所述方法，还包含：
在计算机系统(202)中执行下列操作，其中所述计算机系统(202)位于远离所述航空航天器的位置中：使用所述威胁管理模块和所述等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时所述太阳能发电系统(106)的所述发电水平(210)，其中所述威胁管理模块使用所述等效雷达特征信号数据(227)来根据太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置确定所述航空航天器的所述发电水平(210)，并且所述等效雷达特征信号数据(227)基于太阳能发电特征信号数据，其中所述太阳能发电特征信号数据确定太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置的所述发电水平；并且确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化。
7.根据权利要求1所述方法，其中所述等效雷达特征信号数据(227)为多个方位角(304)和仰角(302)的雷达响应图，其中所述雷达响应来自于所述多个方位角(304)和仰角(302)的发电响应。
8.根据权利要求1所述方法，还包含：
求所述太阳能发电特征信号数据的数值(305)的倒数以形成所述等效雷达特征信号数据(227)。
9.根据权利要求1所述方法，其中确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时太阳(108)相对于所述航空航天器的位置(212)包含：
确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时太阳(108)相对于所述航空航天器的位置(212)，其中所述航空航天器选自飞机、无人驾驶航空器、有人驾驶飞机和航天器中的一种。
10.一种用于管理太阳能收集的设备，其包含：
飞行管理系统(200)，其被配置为：确定航空航天器沿着飞行路径(104)移动时太阳(108)相对于所述航空航天器的位置(212)；使用威胁管理模块和等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时太阳能发电系统(106)的发电水平(210)，其中所述威胁管理模块使用所述等效雷达特征信号数据(227)来根据太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置确定所述航空航天器的所述发电水平(210)，并且所述等效雷达特征信号数据(227)基于太阳能发电特征信号数据，其中所述太阳能发电特征信号数据确定太阳(108)相对于所述航空航天器的不同位置的所述发电水平(210)；以及确定导致所述太阳能发电系统(106)的期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化。
11.根据权利要求10所述设备，其中所述飞行管理系统(200)被进一步配置为使用所述变化改变所述航空航天器的所述飞行路径(104)；并且其中所述航空航天器选自飞机、无人驾驶航空器、有人驾驶飞机和航天器中的一种。
12.根据权利要求10所述设备，其中在被配置为使用所述威胁管理模块和所述等效雷达特征信号数据(227)确定所述航空航天器沿着所述飞行路径(104)移动时所述太阳能发电系统(106)的所述发电水平(210)的情况下，所述飞行管理系统(200)被配置为当太阳(108)的位置(212)为威胁位置(212)时，使用所述威胁管理模块确定所述太阳能发电系统(106)的所述发电水平(210)。
13.根据权利要求10所述设备，其中在被配置为确定导致所述太阳能发电系统(106)的期望发电水平(228)的所述飞行路径(104)的变化的情况下，所述飞行管理系统(200)被配置为确定导致所述太阳能发电系统(106)的所述期望发电水平(228)并满足所述航空航天器的任务的若干参数(232)的所述飞行路径(104)的变化。
14.根据权利要求13所述设备，其中所述若干参数(232)包含观测区、预定义边界、目标位置和高度范围。
15.根据权利要求10所述设备，其中所述等效雷达特征信号数据(227)为多个方位角(304)和仰角(302)的雷达响应图，其中所述雷达响应来自于所述多个方位角(304)和仰角(302)的发电响应。
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