CN106227060A - 一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统与方法 - Google Patents

Abstract

一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统与方法，其把低温低气压舱与飞行包线环境模拟参数控制算控制器结合，能极方便地依据飞行包线的输入，实现平流层飞艇全飞行阶段外部大气环境的动态变化模拟；将平流层飞艇载荷舱热网络模型的未知参数分为相对固定和随飞行高度H变化的参数，进行两段式模型参数辨识，提高了辨识收敛性和辨识结果的辨识精度；将相对固定的参数辨识结果作为下一个辨识过程的先验已知，显著提高了后一段参数辨识的精度。将第二段参数含有对流项参数的辨识结果拟合为飞行高度H的函数关系，有效提高了不同飞行剖面下设备温度预测的精度；针对单方程循环的参数辨识，大幅提高了参数辨识收敛性和辨识参数准确性。

Description

一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统 与方法

技术领域

本发明涉及一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统，适用于该类飞行器载荷舱内的电子设备舱热特性实验模拟、模型参数辨识和全飞行阶段的电子设备温度响应与仿真预测。

背景技术

临近空间高度范围跨度大，环境复杂，气压、气温、风流动乃至辐射等特性在不同高度段内差异明显，也异常复杂。临近空间飞行器的热环境分析与热控方案密切相关，在临近空间飞行器的设计与研究过程中，占有举足轻重的地位。平流层飞艇驻空高度约20km，环境条件直接影响飞艇平台的超热状态。平流层飞艇面临中强度太阳辐射、弱大气对流换热、过低环境温度和低的环境大气压力，这些因素综合作用，导致载荷舱内部整体温度预测难度较大。

目前，对于平流层飞艇的研究，国内外的研究对象大多为飞艇整体的热环境进行CFD(计算流体动力学)多物理场分析和正向热网络预测分析方法。CFD多物理场分析仅能针对各种设定的边界条件进行稳态温度场分析。正向热网络预测分析方法是已知各温度节点的物理参数和热物理参数后，代入热网络模型进行温度计算。虽然该方法能够支持快速的动态热分析，但该方法具有极强的刚性特征，需要事先已知所有物理参数，在实际应用中几乎不可能获得所有物理参数，造成该方法与实际温度节点预测偏差较大，不便于实际应用。

因为平流层飞艇在高空飞行时，环境温度和空气密度会随飞行高度发生急剧的变化，这些会对温度预测模型中的对流项物性参数产生重要影响。因此，本发明提出一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统，用于该类飞行器载荷舱内的电子设备舱热特性实验模拟、模型参数辨识和全飞行阶段的电子设备温度响应与仿真预测。该系统能够提高平流层飞艇高空飞行时的温度预测精确度。

发明内容

鉴于上述问题，为提高平流层飞艇载荷舱电子设备模型参数辨识准确性和高空温度响应预测的准确性，本发明人提出了一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统，其特征在于包括：

一个低温低气压舱，作为一个可承受低温和低气压作用的舱，其内部由风扇形成所需模拟风速；

在低温低气压舱内部设置的冷壁；

在低温低气压舱内放置的平流层飞艇载荷舱，用于在飞行过程搭载电子设备；其中，电子设备在实验过程中正常工作，其温度变化是由自身的功率和外环境共同作用的结果；

飞行包线环境模拟参数控制器，用于根据飞艇设定的飞行包线，通过发出控制指令信号，控制压力控制器和温度控制器；

由压力控制器联合控制的排气阀和补气阀，用于对低温低气压舱的压力进行控制；其中，

当模拟飞艇上升段压力逐渐降低时，排气阀利用排气管道从低温低气压舱内抽气到外环境，从而实现飞艇上升过程中的环境压力不断下降过程模拟；

当模拟飞艇下升段压力逐渐增加时，补气阀利用从外环境补气，并经过温度动态控制装置后进入低温低气压舱，从而实现飞艇下降过程中的环境压力不断上升过程模拟；

温度动态控制装置和冷壁温度动态控制装置，用于与模拟舱内部冷壁一起，共同实现低温低气压舱内的温度模拟。

根据一个进一步的实施例，在低温低气压舱和平流层飞艇载荷舱内设置多个温度传感器和一个压力传感器，以获得两个舱内的空气节点和设备节点的温度动态实验值和压力动态实验值。温度传感器和压力传感器的测量值将进入实验数据采集系统。采集的实验数据分为三类：模拟高度H＝H0测温数据、模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据和低温低气压舱压力数据。

对采集的实验数据使用平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法，进行两段模型参数辨识。第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识，使用模拟高度H＝H0测温数据；第二段参数辨识是模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识，使用模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据。经过两段模型参数辨识后，所有热响应模型中的未知参数将被确定，用于获得平流层飞艇载荷舱电子设备热响应仿真预测数据，与实验采集的实验数据进行仿真预测精度分析环节，以提高仿真预测精度。当输入任意飞行包线外环境数据后，可实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性准确预测结果。

根据本发明的另一个方面，提供了一种平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法，该方法基于上述平流层飞艇载荷舱高度环境模拟系统，其特征在于包括：

通过由飞行包线环境模拟参数控制器控制的低温低气压模拟舱，实现低温低气压模拟舱内的压力和温度能够模拟指定飞行包线的外界大气环境参数；

在近似模拟飞行高度环境的低温低气压舱内，获得平流层飞艇载荷舱电子设备在该环境下的温度热响应数据，从而实现在地面模拟高度环境下电子设备的热特性变化；

建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，之后进行两段模型参数辨识，其中所述两段模型参数辨识包括：

第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识，使用模拟高度H＝H0条件下的温度热响应数据，采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行H＝H0时(即地面停飞工况)的热网络模型模型参数辨识结果，其辨识结果分为两部分：含对流项参数的辨识结果、不含对流项的其它模型参数辨识结果；

第二段参数辨识是模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识，将第一段辨识中的不含对流项的其它模型参数辨识结果作为先验，再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，此时仅含对流项的模型参数为未知待辨识参数，使用模拟高度H0<H≤H1条件下的温度热响应数据，仍然采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行模拟飞行环境工况下的含对流项的热网络模型模型参数辨识，进而获得模型参数中对流项部分与飞行高度的关系，经过两段模型参数辨识后，所有模型未知参数可以确定。

所有模型未知参数再次带入载荷舱及电子设备热网络模型，根据指定飞行包线，从而实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性仿真预测。

根据本发明的一个方面，提出一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统，其特征在于包括：

把低温低气压舱与飞行包线环境模拟参数控制算控制器、平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法、平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性仿真预测相结合，在地面实现平流层飞艇载荷舱电子设备高空飞行热环境模拟与仿真预测。

飞行包线环境模拟参数控制算控制器中的飞行包线由地面停飞状态(H＝H0)、上升段和下降段(H0<H<H1)、驻留段(H＝H1)组成。

通过该模拟台可以获得任意飞行包线下的平流层飞艇载荷舱电子设备模拟环境下的温度热响应数据。该数据分为地面高度(H＝H0)时的温度热响应数据，以及模拟飞行环境下(H0<H≤H1)时的温度热响应数据。用于两段模型的参数辨识。

根据本发明的一个方面，提出了一种平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法，其特征在于包括：

本文根据简化的热网络模型法，建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型。该模型中所有未知参数处于未知状态。这些未知参数分为两类：含对流项的物性参数、以及其它模型参数。

第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识部分，用于实现在飞行高度H＝H0(地面停飞)时的热网络模型参数的辨识；该辨识结果包括：含对流项的物性参数、以及其它模型参数。其中其它模型参数作为先验已知进入第二段参数辨识(模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识)。

第二段参数辨识是平流层飞艇载荷舱模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识部分，用于实现在飞行高度H0<H≤H1(起飞后的所有阶段)时的热网络模型参数的辨识；该辨识结果主要为含对流项的物性参数的再辨识。通过第二段参数辨识过程，获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系。

将通过两段模型参数辨识方法获得的全飞行包线下的模型参数。与给定的飞行包线，以及平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型结合，可实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统的示意图。

图2是用于说明根据本发明的一个实施例的平流层飞艇飞行包线。

图3是根据本发明的平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法的工作流程图。

图4是根据本发明的一个实施例的平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法的第一段参数辨识步骤的工作流程图。

图5是根据本发明的一个实施例的平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法的第二段参数辨识步骤的工作流程图。

具体实施方式

本发明的目的包括，提高平流层飞艇载荷舱电子设备模型参数辨识准确性和高空温度响应预测的准确性，提供一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统；通过由飞行包线环境模拟参数控制器控制的低温低气压模拟舱，实现低温低气压模拟舱内的压力和温度能够模拟指定飞行包线的外界大气环境参数；在近似模拟飞行高度环境的模拟舱内，获得平流层飞艇载荷舱电子设备在该环境下的温度热响应数据，从而实现在地面模拟高度环境下电子设备的热特性变化；建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，之后进行两段模型参数辨识。第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识。使用模拟高度H＝H0条件下的温度热响应数据，采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行H＝H0时(即地面停飞工况)的热网络模型模型参数辨识结果。辨识结果分为两部分：含对流项参数的辨识结果、不含对流项的其它模型参数辨识结果。第二段参数辨识是模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识。将第一段辨识中的不含对流项的其它模型参数辨识结果作为先验，再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，此时仅含对流项的模型参数为未知待辨识参数，使用模拟高度H0<H≤H1条件下的温度热响应数据，仍然采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行模拟飞行环境工况下的含对流项的热网络模型模型参数辨识，进而获得模型参数中对流项部分与飞行高度的关系。经过两段模型参数辨识后，所有模型未知参数可以确定，再次带入载荷舱及电子设备热网络模型，从而实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测。

根据本发明的一个实施例的一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统用于在地面获得近似的全飞行过程中的模拟外界大气环境。该模拟方法可以获得任意飞行包线下的平流层飞艇载荷舱电子设备模拟环境下的温度热响应数据。该数据分为地面高度(H＝H0)时的温度热响应数据，以及模拟飞行环境下(H0<H≤H1)时的温度热响应数据。用于后面的模型参数两阶段辨识。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的一种一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统包括：

提供一个低温低气压舱部分(3)，作为一个可承受低温和低气压作用的舱，内部由风扇(4)形成所需模拟风速；

在低温低气压舱(3)内部设置冷壁(15)；

在低温低气压舱(3)内放置平流飞艇载荷舱(2)，用于在飞行过程搭载电子设备(1a,1b,1c)；其中，电子设备(1a,1b,1c)在实验过程中正常工作，其温度变化是由自身的功率和外环境共同作用的结果；

利用飞行包线环境模拟参数控制算控制器(9)，根据设备的飞行阶段曲线(图2)通过发出控制指令信号(14)，控制压力控制器(8)和温度控制器(10)；

利用压力控制器联合控制排气阀(6)和补气阀(13)，对低温低气压舱的压力进行控制；

当模拟飞艇上升段压力逐渐降低时，排气阀利用排气管道(5)从模拟舱内抽气到外环境(7)，从而实现飞艇上升过程中的环境压力不断下降过程模拟；

当模拟飞艇下升段压力逐渐增加时，补气阀利用从外环境(11)补气，并经过温度动态控制装置(121)后进入模拟舱，从而实现飞艇下降过程中的环境压力不断上升过程模拟；

由温度动态控制装置(121)和冷壁温度动态控制装置(122)和模拟舱内部冷壁(15)，共同实现模拟舱内的温度模拟。在根据本发明的一个实施例中，在低温低气压舱(3)和平流层飞艇载荷舱(2)内设置多个温度传感器(141)和一个压力传感器(142)，以获得两个舱内的空气节点和设备节点的温度动态实验值和压力动态实验值。温度传感器和压力传感器的测量值将进入实验数据采集系统(15)。

采集的实验数据分为三类：模拟高度H＝H0测温数据(161)、模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)和低温低气压舱压力数据(163)。

对采集的实验数据使用平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法(170)，进行两段模型参数辨识。

第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(171)，使用模拟高度H＝H0测温数据(161)。

第二段参数辨识是模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(172)，使用模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)。

经过两段模型参数辨识后，所有热响应模型中的未知参数(18)将被确定，用于获得平流层飞艇载荷舱电子设备热响应仿真预测数据，与实验采集的实验数据(161，162，163)进行仿真预测精度分析环节(19)，以提高仿真预测精度。

当输入任意飞行包线外环境数据(21)后，可实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性准确预测结果(20)。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的平流层飞艇飞行包线是由飞行时间Time和飞行高度H构成的二维曲线，包括：地面停飞阶段：飞行高度H＝H0、飞行时间Time0<Time≤Time1；上升和下降阶段：飞行高度H0<H<H1、飞行时间Time1<Time≤Time2和Time3<Time≤Time4；平飞驻留阶段：飞行高度H＝H1、飞行时间Time2<Time<Time3。该飞行包线实例形式将输入到图1中的飞行包线环境模拟参数控制算控制器(9)中，从而形成外环境的温度和压力的模拟控制指命。

如图3所示，根据本发明的一个平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法包括：

利用飞行包线环境模拟参数控制器(411)控制低温低气压模拟舱(412)内的飞行高度模拟环境(413)，从而使被试验的平流层飞艇载荷舱电子设备(414)产生温度变化，形成温度热响应数据(42)。该温度热响应数据将被分为两部分：地面停飞工况(H＝H0)时温度热响应数据(431)、上升和驻留阶段飞行工况(H0<H≤H1)时温度热响应数据(432)。根据简化的热网络模型法，建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型(44)。该模型中所有未知参数处于未知状态。这些未知参数分为两类：含对流项的物性参数、以及其它模型参数。

所述平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法进一步包括：

第一段参数辨识步骤，它是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(451)部分，用于实现在飞行高度H＝H0(地面停飞)时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果(461)包括：含对流项的物性参数(463)、以及其它模型参数(462)，其中其它模型参数作为先验已知进入第二段参数辨识(模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识)(452)；

第二段参数辨识步骤，它是平流层飞艇载荷舱模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(452)部分，用于实现在飞行高度H0<H≤H1(启飞后的所有阶段)时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果主要为含对流项的物性参数的再辨识结果(471)；通过第二段参数辨识步骤，获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(472)。

经过两段模型参数辨识后，所有模型未知参数(462)(463)(473)可以确定，再次带入载荷舱及电子设备热网络模型(481)，从而实现不同飞行包线(482)下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测(49)。

如图4所示，根据本发明的一个实施例，所述平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法的第一段参数辨识步骤包括：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(21)，将其转换成以模型为未知数，温度响应为已知数的N个线性方程(23)；

使用地面停飞模拟测温点数据(H＝H0、Time0<Time≤Time1)(22)，进行第一段参数辨识。，其中，在这里使用加权最小乘算法。

上述实施例与其它参数辨识方法的不同包括：本发明提出针对单方程的加权最小二乘辨识方法(24)，每次获得单方程模型参数辨识结果(25)；针对N个含有未知模型参数的线性方程，不断循环使用加权最小二乘辨识方法，当模型参数辨识结束后(26)，可以获得最后所有未知的地面模拟工况下的模型参数辨识结果(271)；本发明的该辨识结果包括了对流项参数辨识结果1(272)和其它热热性参数地面辨识结果(273)两部分，当获得这些物性参数后，再次将它们带入载荷舱及电子设备热网络模型(28)，可以预测载荷舱及电子设备地面温度响应结果(29)。

如图5所示，根据本发明的一个实施例，所述平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识方法的第二段参数辨识步骤包括：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(33)，将在第一段中的其它热热性参数地面辨识结果(图4中273)作为先验已知条件(34)，输入到该热网络模型；

随后将热网络模型转换成仅含对流项为未知数的N个线性方程(32)；

使用上升段或下降段模拟测温点数据(H0<H≤H1、Time1<Time≤Time2)(31)，进行第二段参数辨识，其中，针对单方程，使用加权最小乘算法(35)，每次获得单方程对流项参数辨识结果(361)，针对N个含有未知对流项模型参数的线性方程，不断循环使用加权最小二乘辨识方法，当对流项模型参数辨识结果后(37)，获得对流参数辨识结果2(362)，该辨识结果主要为含对流项的物性参数的再辨识，进而获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(363)。

再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，将第一段中的其它热热性参数地面先验辨识结果(34)、第二段中的对流项参数与高度H的函数关系(363)代入热网络模型，形成模型参数经过校准后的载荷舱及电子设备热网络模型(38)。

经这该第二段参数辨识步骤后，可以准确地预测平流层飞艇载荷舱及电子设备高空温度响应过程。

与传统的高空环境模拟方法和电子设备热响应预测方法相比，本发明的优点包括：

(1)把低温低气压舱与飞行包线环境模拟参数控制算控制器相结合，在地面实现平流层飞艇载荷舱电子设备高空飞行热环境模拟。联合控制温度和压力，从而依据飞行包线的输入，实现平流层飞艇全飞行阶段外部大气环境的动态变化模拟。

(2)飞行高度H会显著改变空气密度，因此对平流层飞艇载荷舱热网络模型中的未知模型参数具有重要的影响。本发明中将平流层飞艇载荷舱热网络模型的未知参数分为两类：不随飞行高度H变化的模型参数，随飞行高度H变化的含对流项的模型参数。将对这两类参数采用两段模型参数辨识：地面环境模型参数辨识和模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识。从而获得不变模型参数和时变模型参数的辨识结果。从而提高温度预测精度。

(3)将第一段参数辨识中的相对固定的不含有对流项的模型参数辨识结果作为第二段参数辨识的先验已知条件，从而显著提高第二段参数辨识中含有对流项参数的辨识精度。将第二段参数含有对流项参数的辨识结果拟合为与飞行高度H的函数关系，能够再次提高第二段辨识结果的精度。从而能够有效地预计不同飞行剖面下设备温度变化。

(4)在参数辨识中针对单方程使用加权最小乘算法，每次获得单方程模型参数辨识结果。针对N个含有未知模型参数的线性方程，不断循环使用加权最小二乘辨识方法，当模型参数辨识结束后，可以获得最后所有未知的模型参数辨识结果。该针对单方程循环进行的参数辨识，与针对方程组一起进行的参数辨识相比，能大幅提高参数辨识的收敛性，以及辨识参数的准确性。

本发明的有益效果

把低温低气压舱与飞行包线环境模拟参数控制算控制器相结合，能极方便地依据飞行包线的输入，实现平流层飞艇全飞行阶段外部大气环境的动态变化模拟。

将平流层飞艇载荷舱热网络模型的未知参数分为相对固定和随飞行高度H变化的参数，进行两段式模型参数辨识，可以提高辨识收敛性和辨识结果的辨识精度。

将相对固定的参数辨识结果作为下一个辨识过程的先验已知，能显著提高后一段参数辨识的辨识精度。将第二段参数含有对流项参数的辨识结果拟合为与飞行高度H的函数关系，能够有效地提高不同飞行剖面下设备温度预测的精度。

该针对单方程循环进行的参数辨识，能大幅提高参数辨识的收敛性，以及辨识参数的准确性。

Claims (10)

1.一种平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统，其特征在于包括：

一个低温低气压舱(3)，作为一个可承受低温和低气压作用的舱，其内部由风扇(4)形成所需模拟风速；

在低温低气压舱(3)内部设置的冷壁(15)；

在低温低气压舱(3)内放置的平流飞艇载荷舱(2)，用于在飞行过程搭载电子设备(1a,1b,1c)；其中，电子设备(1a,1b,1c)在实验过程中正常工作，其温度变化是由自身的功率和外环境共同作用的结果；

飞行包线环境模拟参数控制器(9)，用于根据飞艇设定的飞行包线，通过发出控制指令信号(14)，控制压力控制器(8)和温度控制器(10)；

由压力控制器(8)联合控制的排气阀(6)和补气阀(13)，用于对低温低气压舱(3)的压力进行控制；其中，

当模拟飞艇上升段压力逐渐降低时，排气阀(6)利用排气管道(5)从低温低气压舱(3)内抽气到外环境(7)，从而实现飞艇上升过程中的环境压力不断下降过程模拟；

当模拟飞艇下升段压力逐渐增加时，补气阀利用从外环境(11)补气，并经过温度动态控制装置(121)后进入低温低气压舱(3)，从而实现飞艇下降过程中的环境压力不断上升过程模拟；

温度动态控制装置(121)和冷壁温度动态控制装置(122)，用于与模拟舱内部冷壁(15)一起，共同实现低温低气压舱(3)内的温度模拟。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述飞艇飞行包线是平流层飞艇飞行包线，

所述平流层飞艇飞行包线是由飞行时间Time和飞行高度H构成的二维曲线，包括：

地面停飞阶段：飞行高度H＝H0、飞行时间Time0<Time≤Time1；

上升和下降阶段：飞行高度H0<H<H1、飞行时间Time1<Time≤Time2和Time3<Time≤Time4；

平飞驻留阶段：飞行高度H＝H1、飞行时间Time2<Time<Time3。

3.根据权利要求1和2所述的系统，其特征在于包括一个平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识部分(170)，所述平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识部分包括：

飞行包线环境模拟参数控制器(411)，用于控制低温低气压舱(3)内的飞行高度模拟环境(413)，从而使被试验的平流层飞艇载荷舱电子设备(1a,1b,1c)产生温度变化，形成温度热响应数据(42)，该温度热响应数据将被分为两部分：地面停飞工况(H＝H0)时温度热响应数据(431)、上升和驻留阶段飞行工况(H0<H≤H1)时温度热响应数据(432)，其中，根据简化的热网络模型法，建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型(44)，该模型中所有未知参数处于未知状态，这些未知参数分为两类：含对流项的物性参数、以及其它模型参数，

第一段参数辨识部分，它是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(451)部分，用于实现在飞行高度H＝H0即地面停飞时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果(461)包括：含对流项的物性参数(463)、以及其它模型参数(462)，其中其它模型参数作为先验已知进入第二段参数辨识(模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识)(452)；

第二段参数辨识部分，它是平流层飞艇载荷舱模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(452)部分，用于实现在飞行高度H0<H≤H1即启飞后的所有阶段时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果包括含对流项的物性参数的再辨识结果(471)；通过第二段参数辨识部分，获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(472)；

其中，利用所述第一段参数辨识部分和第二段参数辨识部分，所述所有未知参数(462，463，473)得到确定，将其带入载荷舱及电子设备热网络模型(481)，从而实现不同飞艇飞行包线(482)下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测(49)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：

所述第一段参数辨识部分用于进行如下操作：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(21)，将其转换成以模型为未知数，温度响应为已知数的N个线性方程(23)；

使用地面停飞模拟测温点数据H＝H0、Time0<Time≤Time1(22)，进行第一段参数辨识，其中使用加权最小乘算法，

所述第二段参数辨识部分用于进行如下操作：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(33)，将在第一段中的其它模型参数地面辨识结果(273)作为先验已知条件(34)，输入到该载荷舱及电子设备热网络模型(33)；

随后，将载荷舱及电子设备热网络模型(33)转换成仅含对流项为未知数的N个线性方程(32)；

使用上升段或下降段模拟测温点数据H0<H≤H1、Time1<Time≤Time2(31)，进行第二段参数辨识，其中，针对单方程，使用加权最小乘算法(35)，每次获得单方程对流项参数辨识结果(361)，针对N个含有未知对流项模型参数的线性方程，不断循环使用加权最小二乘辨识方法，当第一对流项模型参数辨识结果(37)后，获得第二对流参数辨识结果(362)，该第二对流参数辨识结果主要为含对流项的物性参数的再辨识，进而获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(363)，

再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，将第一段中的其它热热性参数地面先验辨识结果(34)、第二段中的对流项参数与高度H的函数关系(363)代入热网络模型，形成模型参数经过校准后的载荷舱及电子设备热网络模型(38)。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于进一步包括：

在低温低气压舱(3)内设置的多个温度传感器(141)和在平流层飞艇载荷舱(2)内设置的压力传感器(142)，用于获得两个舱内的空气节点和设备节点的温度动态实验值和压力动态实验值，所述温度传感器和压力传感器的测量值被送入实验数据采集系统(15)，

其中

采集的实验数据被分为三类：模拟高度H＝H0测温数据(161)、模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)和低温低气压舱压力数据(163)，

采集的实验数据被执行所述第一段参数辨识步骤和第二段参数辨识步骤的模型参数辨识，第一段参数辨识步骤包括使用模拟高度H＝H0测温数据(161)的平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(171)，第二段参数辨识步骤包括使用模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)的模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(172)，经过所述第一段参数辨识步骤和第二段参数辨识步骤后，所有热响应模型中的未知参数(18)将被确定，

所确定的热响应模型中的未知参数(18)被用于获得平流层飞艇载荷舱电子设备热响应仿真预测数据，与实验采集的实验数据(161，162，163)进行仿真预测精度分析(19)，以提高仿真预测精度，从而当输入任意飞行包线外环境数据(21)时实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性准确预测结果(20)。

6.一种基于如权利要求1所述的平流层飞艇载荷舱电子设备热特性模拟与仿真预测系统的仿真预测方法，其特征在于包括：

通过由飞行包线环境模拟参数控制器控制的低温低气压模拟舱，实现低温低气压模拟舱内的压力和温度能够模拟指定飞行包线的外界大气环境参数；

在近似模拟飞行高度环境的模拟舱内，获得平流层飞艇载荷舱电子设备在该环境下的温度热响应数据，从而实现在地面模拟高度环境下电子设备的热特性变化；

建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，之后进行两段模型参数辨识，其中所述两段模型参数辨识包括：

第一段参数辨识是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识，使用模拟高度H＝H0条件下的温度热响应数据，采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行H＝H0时(即地面停飞工况)的热网络模型模型参数辨识结果，其辨识结果分为两部分：含对流项参数的辨识结果、不含对流项的其它模型参数辨识结果；

第二段参数辨识是模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识，将第一段辨识中的不含对流项的其它模型参数辨识结果作为先验，再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，此时仅含对流项的模型参数为未知待辨识参数，使用模拟高度H0<H≤H1条件下的温度热响应数据，仍然采用针对单方程的加权最小二乘辨识算法，进行模拟飞行环境工况下的含对流项的热网络模型模型参数辨识，进而获得模型参数中对流项部分与飞行高度的关系，经过两段模型参数辨识后，所有模型未知参数可以确定，再次带入载荷舱及电子设备热网络模型，从而实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述飞艇飞行包线是平流层飞艇飞行包线。

所述平流层飞艇飞行包线是由飞行时间Time和飞行高度H构成的二维曲线，包括：

地面停飞阶段：飞行高度H＝H0、飞行时间Time0<Time≤Time1；

上升和下降阶段：飞行高度H0<H<H1、飞行时间Time1<Time≤Time2和Time3<Time≤Time4；

平飞驻留阶段：飞行高度H＝H1、飞行时间Time2<Time<Time3。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于一个平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识部分(170)，所述平流层飞艇载荷舱两段模型参数辨识部分进行如下操作：

利用飞行包线环境模拟参数控制器(411)，控制低温低气压舱(3)内的飞行高度模拟环境(413)，从而使被试验的平流层飞艇载荷舱电子设备(1a,1b,1c)产生温度变化，形成温度热响应数据(42)，该温度热响应数据将被分为两部分：地面停飞工况(H＝H0)时温度热响应数据(431)、上升和驻留阶段飞行工况(H0<H≤H1)时温度热响应数据(432)，其中，根据简化的热网络模型法，建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型(44)，该模型中所有未知参数处于未知状态，这些未知参数分为两类：含对流项的物性参数、以及其它模型参数，

第一段参数辨识步骤，它是平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(451)步骤，用于实现在飞行高度H＝H0即地面停飞时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果(461)包括：含对流项的物性参数(463)、以及其它模型参数(462)，其中其它模型参数作为先验已知进入第二段参数辨识(模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识)(452)；

第二段参数辨识步骤，它是平流层飞艇载荷舱模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(452)步骤，用于实现在飞行高度H0<H≤H1即启飞后的所有阶段时的热网络模型参数的辨识；其辨识结果包括含对流项的物性参数的再辨识结果(471)；通过第二段参数辨识步骤，获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(472)；

其中，利用所述第一段参数辨识步骤和第二段参数辨识步骤，所述所有未知参数(462，463，473)得到确定，将其带入载荷舱及电子设备热网络模型(481)，从而实现不同飞艇飞行包线(482)下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性预测(49)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述第一段参数辨识步骤包括：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(21)，将其转换成以模型为未知数，温度响应为已知数的N个线性方程(23)；

使用地面停飞模拟测温点数据H＝H0、Time0<Time≤Time1(22)，进行第一段参数辨识，其中使用加权最小乘算法，

所述第二段参数辨识步骤包括：

建立载荷舱及电子设备热网络模型(33)，将在第一段中的其它模型参数地面辨识结果(273)作为先验已知条件(34)，输入到该载荷舱及电子设备热网络模型(33)；

随后，将载荷舱及电子设备热网络模型(33)转换成仅含对流项为未知数的N个线性方程(32)；

使用上升段或下降段模拟测温点数据H0<H≤H1、Time1<Time≤Time2(31)，进行第二段参数辨识，其中，针对单方程，使用加权最小乘算法(35)，每次获得单方程对流项参数辨识结果(361)，针对N个含有未知对流项模型参数的线性方程，不断循环使用加权最小二乘辨识方法，当第一对流项模型参数辨识结果(37)后，获得第二对流参数辨识结果(362)，该第二对流参数辨识结果主要为含对流项的物性参数的再辨识，进而获得含对流项参数与飞行高度H的函数关系(363)，

再次建立平流层飞艇载荷舱及电子设备热网络模型，将第一段中的其它热热性参数地面先验辨识结果(34)、第二段中的对流项参数与高度H的函数关系(363)代入热网络模型，形成模型参数经过校准后的载荷舱及电子设备热网络模型(38)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于进一步包括：

利用在低温低气压舱(3)内设置的多个温度传感器(141)和在平流层飞艇载荷舱(2)内设置的压力传感器(142)，获得两个舱内的空气节点和设备节点的温度动态实验值和压力动态实验值，所述温度传感器和压力传感器的测量值被送入实验数据采集系统(15)，

把采集的实验数据分为三类：模拟高度H＝H0测温数据(161)、模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)和低温低气压舱压力数据(163)，

对采集的实验数据执行所述第一段参数辨识步骤和第二段参数辨识步骤的模型参数辨识，其中，第一段参数辨识步骤包括使用模拟高度H＝H0测温数据(161)的平流层飞艇载荷舱地面环境模型参数辨识(171)，第二段参数辨识步骤包括使用模拟高度H0<H≤H1温度热响应数据(162)的模拟飞行环境下对流项模型参数再辨识(172)，经过所述第一段参数辨识步骤和第二段参数辨识步骤后，所有热响应模型中的未知参数(18)将被确定，

把所确定的热响应模型中的未知参数(18)用于获得平流层飞艇载荷舱电子设备热响应仿真预测数据，与实验采集的实验数据(161，162，163)进行仿真预测精度分析(19)，以提高仿真预测精度，从而当输入任意飞行包线外环境数据(21)时实现高空飞行环境下的平流层飞艇载荷舱电子设备高空热特性准确预测结果(20)。