CN108132672A - 一种热气球飞行高度的自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热气球飞行高度的自动控制方法，包括如下步骤：设定加热器初始加热参数，判断热气球的加热周期是否结束，若未结束则等待加热周期结束，若结束，则判断热气球的高度是否达到预定范围，若高度已达到预定范围，则保持加热时间和加热时间间隔，直到飞行员重新调整飞行目标高度，若高度未达到预定范围，则系统发出控制信号改变加热时间，再提醒是否进入手动控制，若“是”则进入手动控制，若“否”，则系统控制加热器点火加热，完成加热并等待加热间隔时间结束后重复判断高度是否达到预定范围。本发明热气球飞行高度的自动控制方法，以热气球的上升下降状态和高度数值作为判断依据，对加热器的加热时间进行精确修改达到目标飞行高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种热气球控制技术领域，更具体地，涉及一种热气球飞行高度的自动控制方法。
背景技术
热气球是利用加热的空气，或者加热的某些密度低于空气的气体以产生浮力飞行，热气球主要通过自带的机载加热器来调整气囊中空气的温度，从而达到控制气球升降的目的。热气球飞行过程中，主要由热气球飞行员操作加热器和球顶的排气装置来对热气球的飞行高度进行控制。通过对球囊内部加热会使热气球上升；停止加热后球囊内部温度自然降低，球囊内部温度不足以产生足够的升力时，热气球就会下降；拉开顶部的排气装置可以实现快速下降。
目前调节热气球的飞行高度，主要依靠飞行员在整个飞行过程中需要间断性的操作加热器，使热气球上升并维持在预定的高度。此种方式存在如下问题：一是使得热气球飞行过程安全平稳，飞行高度和温度完全依赖飞行员的经验感知和经验，精确性及可控性较差；二是长时间的热气球飞行过程中，全依赖飞行员操作导致疲劳驾驶，使飞行安全存在隐患。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种热气球飞行高度的自动控制方法，采用迭代的方法，以热气球的上升下降状态和高度数值作为判断依据，，对加热器的加热时间进行精确修改，实现了对热气球飞行高度的自动闭环控制，使得热气球达到预定的高度范围内，并保持在此飞行高度范围内一段时间，此方法解除了对飞行员经验的依赖性，增加了热气球飞行的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供一种热气球飞行高度的自动控制方法，括如下步骤：
S1：设定加热器初始加热参数，包括初始加热时间、加热间隔时间，目标飞行高度以及目标飞行高度的控制精度；
S2：判断热气球的加热周期是否结束，若结束，则执行步骤S3，若未结束则等待加热周期结束，再执行步骤S2，所述加热周期为加热时间和加热间隔时间之和；
S3：判断热气球的高度是否达到预定范围，若高度已达到预定范围，则保持加热时间和加热时间间隔，直到飞行员重新调整飞行目标高度，若高度未达到预定范围，则系统发出控制信号改变加热时间，执行步骤S4；
S4：提醒是否进入手动控制，若“是”则进入手动控制，若“否”，则系统控制加热器点火加热，完成加热并等待加热间隔时间结束后重复执行步骤S3。
进一步地，判断热气球的高度是否达到预定范围，包括以下步骤：
S31：判断热气球的实际飞行高度与目标飞行高度的差值△h是否满足－4h＇≤△h≤4h＇，若满足，则执行步骤S32，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/4h＇，并执行步骤S4，h＇为所述目标飞行高度的控制精度，t1为初始加热时间；
S32：判断所述差值△h是否满足－2h＇≤△h≤2h＇，若满足，则执行步骤S33，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/2h＇，并执行步骤S4；
S33：判断所述差值△h是否满足－h＇≤△h≤h＇，若满足，则热气球飞行已达到预定飞行高度，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/h＇，并执行步骤S4。
进一步地，步骤S1还包括设定温度门限值，并在执行步骤S1之后步骤S2之前，判断热气球的球囊顶部温度T2是否超过所述温度门限值。
进一步地，所述球囊顶部温度T2超过所述温度门限值，则关闭加热器并发出报警信号，等待温度降低到所温度门限值以下。
进一步地，球囊顶部均匀设有三个以上温度传感器，所述球囊顶部温度T2为所述温度传感器采集的所有温度值的平均值。
进一步地，所述实际飞行高度取当前一个加热周期内出现的最大高度值。
进一步地，所述加热间隔时间t0在5～30s范围内取值。
进一步地，所述初始加热时间t1在3～10s范围内取值。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明热气球飞行高度的自动控制方法，采用迭代的方法，以热气球的上升下降状态和高度数值作为判断依据，，对加热器的加热时间进行精确修改，实现了对热气球飞行高度的自动闭环控制，使得热气球达到预定的高度范围内，并保持在此飞行高度范围内一段时间，此方法解除了对飞行员经验的依赖性，增加了热气球飞行的安全性。
(2)本发明热气球飞行高度的自动控制方法，通过球囊顶部的温度传感器能够实时监控，防止加热时间过长导致热气球温度超过安全值，影响飞行安全。
(3)本发明热气球飞行高度的自动控制方法，对加热时间进行精确的控制，避免手动操作加热器时间长造成燃料的浪费。
附图说明
图1为本发明一种热气球飞行高度的自动控制方法流程图；
图2为图1方法中对应的温度传感器的布置方式示意图；
附图中：1-5均为温度传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
热气球是通过加热球囊内空气，使空气受热膨胀，密度减小使浮力增大，浮力大于热气球的重力和空气阻力之和时，热气球上升；反之，当浮力和阻力小于热气球的重力时，热气球下降；当浮力与热气球重量相等时，热气球就可以稳定浮空在某一高度位置。所以，改变球囊内的温度可以改变浮力的大小，使热气球上升或者下降，从而控制热气球飞行到预定的高度。
热气球在常温下飞行会有热量散失，因此不论是为了使热气球上升还是保持其高度稳定不变都需要间歇性的对热气球进行加热，加热时间的长短和间隔时间的长短之间的关系直接影响热气球囊内的温度值，控制着热气球的上升和下降。
本发明提供一种热气球飞行高度的自动控制方法，如图1所示，具体步骤如下：
S101：设定加热器初始值，包括初始加热时间t1、加热间隔时间t0、目标飞行高度h1和温度门限值，目标飞行高度的控制精度h＇；
实际飞行高度h2在h1±h＇范围内时，均认为达到预定飞行高度；
热气球球囊顶部的温度门限值为会使热气球发生高温损坏的最低温度值，温度门限值根据热气球材料的安全温度以及多次飞行采集的温度数据确定。
S102：判断热气球的球囊顶部温度T2是否超过温度门限值，如果球囊顶部温度不超过温度门限值，则执行S103；如果球囊顶部温度超过温度门限值，则关闭加热器并发出报警信号，并等待温度降低到温度门限值以下，再执行S102；
为了确保球囊顶部温度测量的准确性，在球囊顶部设有若干温度传感器检测球囊顶部温度值，如图2所示，优选地，球囊顶部均匀分布温度传感器1、温度传感器2、温度传感器3、温度传感器4和温度传感器5，球囊顶部温度T2，取球囊顶部多个温度传感器采集温度值的平均值。
S103：判断加热周期是否结束，如果加热周期已结束，则执行S104；如果加热周期未结束，则等待加热周期结束后执行S103；
其中，一个加热周期为一次加热时间和一次加热间隔时间之和。
S104：判断热气球的高度差△h是否满足－4h＇≤△h≤4h＇，如果满足－4h＇≤△h≤4h＇，则执行S105；如果不满足－4h＇≤△h≤h＇则改变加热时间t，使加热时间满足t＝t1－△h/4h＇，发出控制信号，并执行S107；
其中，高度差等于实际飞行高度与目标飞行高度的差值，即△h＝h2－h1。
S105：判断热气球的高度差△h是否满足－2h＇≤△h≤2h＇，如果满足－2h＇≤△h≤2h＇，则执行S106；如果不满足－2h＇≤△h≤2h＇则改变加热时间t，使加热时间满足t＝t1－△h/2h＇，发出控制信号，并执行S107。
S106：判断热气球的高度差△h是否满足－h＇≤△h≤h＇，如果满足－h＇≤△h≤h＇，则热气球飞行已达到预定飞行高度，保持加热时间和加热时间间隔，并持续执行下去，直到飞行员重新调整飞行目标高度；如果不满足－h＇≤△h≤h＇，则改变加热时间t，使加热时间满足t＝t1－△h/h＇，并发出控制信号，并执行S107。
S107：提醒是否进入手动控制，选择“是”即进入手动控制，选择“否”或者放弃此次操作，则系统控制加热器点火加热，完成加热并等待加热间隔时间结束后重新执行S102～S106；
飞行员进入手动控制后，可以选择重启S101～S106的操作，也可以自行控制飞行器的加热时间和高度。
其中，热气球的实际飞行高度h2取当前一个加热周期内出现的最大高度值。因为，热气球的上升下降状态相对于加热器的操作具有响应慢的特性，所以取当前一个加热周期内出现的最大高度值作为实际飞行高度h2。
作为优选，飞行员手动控制具有最高优先权，飞行员在上述任何步骤中均可随时切换进入手动控制。
作为优选，S101中加热间隔时间t0取5～30s范围内的值，初始加热时间t1取3～10s范围内的值。
如果上述S104～S106中加热时间t的计算值小于等于0，则将t取正值带入，优选地，取t＝2。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：设定加热器初始加热参数，包括初始加热时间、加热间隔时间，目标飞行高度以及目标飞行高度的控制精度；
S2：判断热气球的加热周期是否结束，若结束，则执行步骤S3，若未结束则等待加热周期结束，再执行步骤S2，所述加热周期为加热时间和加热间隔时间之和；
S3：判断热气球的高度是否达到预定范围，若高度已达到预定范围，则保持加热时间和加热时间间隔，直到飞行员重新调整飞行目标高度，若高度未达到预定范围，则系统发出控制信号改变加热时间，执行步骤S4；
S4：提醒是否进入手动控制，若“是”则进入手动控制，若“否”，则系统控制加热器点火加热，完成加热并等待加热间隔时间结束后重复执行步骤S3。
2.根据权利要求1所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，判断热气球的高度是否达到预定范围，包括以下步骤：
S31：判断热气球的实际飞行高度与目标飞行高度的差值△h是否满足－4h＇≤△h≤4h＇，若满足，则执行步骤S32，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/4h＇，并执行步骤S4，h＇为所述目标飞行高度的控制精度，t1为初始加热时间；
S32：判断所述差值△h是否满足－2h＇≤△h≤2h＇，若满足，则执行步骤S33，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/2h＇，并执行步骤S4；
S33：判断所述差值△h是否满足－h＇≤△h≤h＇，若满足，则热气球飞行已达到预定飞行高度，若不满足，则改变加热时间t，使t＝t1－△h/h＇，并执行步骤S4。
3.根据权利要求1所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，步骤S1还包括设定温度门限值，并在执行步骤S1之后步骤S2之前，判断热气球的球囊顶部温度T2是否超过所述温度门限值。
4.根据权利要求3所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，所述球囊顶部温度T2超过所述温度门限值，则关闭加热器并发出报警信号，等待温度降低到所述温度门限值以下。
5.根据权利要求3或4所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，球囊顶部均匀设有三个以上温度传感器，所述球囊顶部温度T2为所述温度传感器采集的所有温度值的平均值。
6.根据权利要求1所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，所述实际飞行高度取当前一个加热周期内出现的最大高度值。
7.根据权利要求1所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，所述加热间隔时间t0在5～30s范围内取值。
8.根据权利要求1所述的一种热气球飞行高度的自动控制方法，其特征在于，所述初始加热时间t1在3～10s范围内取值。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114115010A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-01 | 中国特种飞行器研究所 | 一种用于无人热气球的飞行高度控制系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163345A1 (fr) * | 1984-05-29 | 1985-12-04 | Telecommunications Radioelectriques Et Telephoniques T.R.T. | Système de guidage terminal ou de recalage de position pour aéronef par mesures de distance |
| CN102991664A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-03-27 | 航宇救生装备有限公司 | 系留热气飞艇自动控制方法 |
| CN105302151A (zh) * | 2014-08-01 | 2016-02-03 | 深圳中集天达空港设备有限公司 | 一种飞机入坞引导和机型识别的系统及方法 |
| US20160052614A1 (en) * | 2014-08-25 | 2016-02-25 | Aether Industries, LLC. | Variable buoyancy lighter than air glider |
| US9568918B1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-02-14 | Southwest Research Institute | Balloon system |
-
2017
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163345A1 (fr) * | 1984-05-29 | 1985-12-04 | Telecommunications Radioelectriques Et Telephoniques T.R.T. | Système de guidage terminal ou de recalage de position pour aéronef par mesures de distance |
| CN102991664A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-03-27 | 航宇救生装备有限公司 | 系留热气飞艇自动控制方法 |
| CN105302151A (zh) * | 2014-08-01 | 2016-02-03 | 深圳中集天达空港设备有限公司 | 一种飞机入坞引导和机型识别的系统及方法 |
| US20160052614A1 (en) * | 2014-08-25 | 2016-02-25 | Aether Industries, LLC. | Variable buoyancy lighter than air glider |
| US9568918B1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-02-14 | Southwest Research Institute | Balloon system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘洋: "《excel带你玩转财务职场》", 北京时代华文书局 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114115010A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-01 | 中国特种飞行器研究所 | 一种用于无人热气球的飞行高度控制系统 |
| CN114115010B (zh) * | 2021-11-18 | 2024-06-21 | 中国特种飞行器研究所 | 一种用于无人热气球的飞行高度控制系统 |
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