专利摘要

专利摘要

本发明提供一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，该调节系统通过组合惯导系统中的GPS确定飞行平台的位置，通过组合惯导系统中的姿态传感器确定飞行平台的飞行姿态；通过艇载计算机内部的时钟确定当前飞行时刻；通过能源管理系统计算当前姿态、位置、时刻下太阳能电池阵的最佳方位，并反馈给艇载计算机；艇载计算机解算出各升降调节电机的调节量，再通过悬挂于太阳能电池阵多个角点的升降调节电机进行电池阵最佳朝向的调节。上述调节系统可以在保持电池阵列电能输出能力最大的前提下，尽量减小飞艇平台的能量损耗和状态改变频率，进而有效提高飞艇平台有限电池阵面积上的太阳能利用率。

权利要求

1.一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，其特征在于：

该调节系统主要由组合惯导系统、艇载计算机、能源管理系统、升降调节电机4大部分组成，且通过通信线路实现互联和信息的实时互传；其中，组合惯导系统又是由GPS、姿态传感器、加速度计3大部件组成；

通过组合惯导系统解算平流层飞艇的姿态和位置，通过艇载计算机内部的时钟确定当前飞行时刻，通过能源管理系统计算当前姿态、位置、时刻下太阳能电池阵的最佳方位，将4套升降调节电机分别固定于太阳能电池阵的4个角点，通过悬挂于太阳能电池阵多个角点的升降调节电机进行太阳能电池阵朝向的调节；

所述能源管理系统内部需包含准确的能源系统输入、输出量变化计算工具，通过输入的平流层飞艇平台姿态、位置、时刻参数，结合太阳辐射精确模型的引入，对太阳能电池阵的最佳倾斜方位进行准确计算；并将计算结果转换为对太阳能电池阵倾斜角度的要求，通过通信线路传递给艇载计算机；

所述平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统的构建方案和基本工作流程如下：

1)在平流层飞艇平台构建之初，确定平台组成内包含组合惯导系统、艇载计算机、能源管理系统、升降调节电机和通信线路；

2)在确保组合惯导系统、艇载计算机、能源管理系统、升降调节电机各自能正常工作的前提下，将上述4个部分通过通信线路互联，使得相互之间可以进行实时的数据传递；

3)将各升降调节电机固定在指定的太阳能电池阵连接位置，以确保各升降调节电机可按艇载计算机的指定量对相应的绳索进行释放/收卷调节；

4)利用组合惯导系统中的GPS对平流层飞艇平台的位置进行解算；利用组合惯导系统中的姿 态传感器对平流层飞艇平台的飞行姿态进行解算，利用组合惯导系统中的加速度计对平流层飞艇平台的 飞行速度进行解算，为下一时刻的位置、姿态计算做准备，将解算结果通过通信线路传递给 能源管理系统；

5)艇载计算机通过通信线路实时将飞行时刻信息传递给能源管理系统；

6)能源管理系统以组合惯导系统和艇载计算机传递的平台位置、姿态、飞行时刻信息为输入，利用太阳辐射精确模型对太阳能电池阵的最佳倾斜方位进行准确计算，并将计算结果转换为对太阳能电池阵最佳倾斜角度的要求，通过通信线路传递给艇载计算机；

7)艇载计算机针对能源管理系统传递的太阳能电池阵最佳倾斜角度要求进行进一步解算，核算出各升降调节电机需要调整的绳索释放/收卷调节量，并将相应的信息传递给各升降调节电机；

8)各升降调节电机根据艇载计算机通过通信线路传递来的绳索释放/收卷调节量进行相应的调节，以确保太阳能电池阵倾斜到最佳的太阳辐射能量吸收位置。

说明书

一、技术领域：

本发明提供一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统的构建方案和工作流程，属于航空航天器能源系统技术领域。

二、背景技术：

平流层作为现有航空与航天领域的结合部，已受到众多航空航天大国的关注，成为目前技术开拓性研究的重点和热点。而作为平流层浮空器突出代表的平流层飞艇，由于其具有飞行高度高、使用时间长、可区域驻留、对环境污染小等优点，更是受到了美国的高度关注。NASA研究中心早在2003年就对高空长航时飞艇进行了深入的可行性研究，确定了高效太阳能电池阵、先进能源存储与管理系统、新型高空螺旋桨与电动推进系统以及轻质高强度囊体材料是实现高空长航时飞艇的几项主要关键技术，并一直为攻克上述技术做着不懈的努力。

针对高效太阳能电池阵的应用，除了需要在太阳能电池片本体的材料研究上取得突破性进展外，还需在太阳能电池阵的结构布局上采取创新性设计，才能有效提高有限面积上太阳能元的利用率。

为此，结合平流层飞艇的相关构型结构和主要设备组成，本发明提供一种基于姿态、位置、时刻解算与主动调节功能于一身的平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统的构建。可有效避免传统电池阵方位调节中因角度反复调节所带来的平台能量损耗。

三、发明内容：

(1)目的：本发明的目的在于提供一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，该系统通过对平流层飞艇飞行姿态、位置、时刻的解算，确定太阳能电池阵的最佳朝向，再利用升降调节电机进行电池阵最佳朝向的一次性调节，使其能够最大限度的接收太阳辐射，以有效提升平流层飞艇上有限面积太阳能电池阵的输电能力。

(2)技术方案：本发明一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，该调节系统通过艇载组合惯导系统解算平流层飞艇的姿态和位置，通过艇载计算机内部的时钟确定当前飞行时刻，通过能源管理系统计算当前姿态、位置、时刻下太阳能电池阵的最佳方位，通过悬挂于太阳能电池阵多个角点的升降调节电机进行电池阵朝向的调节，使其能够最大限度的输出有限面积上的太阳辐射能量。

上述方案可以通过位置、姿态、时刻的精确解算，尽可能少的改变平流层飞艇平台的飞行状态，减小系统能量损失，并最大限度的获取太阳能量。

所述艇载组合惯导系统主要由GPS、姿态传感器、加速度计三部分组成，其中，GPS主要用于对飞行平台位置的确定，姿态传感器主要用于对飞行平台飞行姿态的解算；加速度计主要用于积分计算飞行平台的飞行速度，并且上述计算结果可以通过通信线路传递到能源管理系统中；

所述艇载计算机所具备的功能除了满足飞艇平台控制的需要外，还需对平台的飞行时刻有精确的解算，并且解算结果能通过通信线路实时传递给能源管理系统；

所述能源管理系统内部需包含准确的能源系统输入、输出量变化计算工具，可以通过输入的飞行平台姿态、位置、时刻参数，结合太阳辐射精确模型的引入，对太阳能电池阵的最佳倾斜方位进行准确计算；并将计算结果转换为对电池阵倾斜角度的要求，通过通信线路传递艇载计算机；

所述升降调节电机将根据艇载计算机对电池阵倾斜角度要求的进一步解算，进行各电机释放/收卷绳索的调节，使得电池阵的倾角达到最佳位置，以满足电池阵最大能量输出的需要。

本发明平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，其构建方案和基本工作流程如下：

1.在平流层飞艇平台构建之初，确定平台组成内包含组合惯导系统、艇载计算机、能源管理系统、升降调节电机和通信线路；

2.在确保组合惯导系统、艇载计算机、能源管理系统、升降调节电机各自能正常工作的前提下，将上述4个部分通过通信线路互联，使得相互之间可以进行实时的数据传递；

3.将各升降调节电机固定在指定的电池阵连接位置，以确保各升降调节电机可按艇载计算机的指定量对相应的绳索进行释放/收卷调节；

4.利用组合惯导系统中的GPS对飞行平台的位置进行解算；利用组合惯导系统中的姿态传感器对飞行平台的飞行姿态进行解算，利用组合惯导系统中的加速度计对飞行平台的飞行速度进行解算，为下一时刻的位置、姿态计算做准备，将解算结果通过通信线路传递给能源管理系统；

5.艇载计算机通过通信线路实时将飞行时刻信息传递给能源管理系统；

6.能源管理系统以组合惯导系统和艇载计算机传递的平台位置、姿态、时刻信息为输入，利用太阳辐射精确模型对太阳能电池阵的最佳倾斜方位进行准确计算；并将计算结果转换为对电池阵倾斜角度的要求，通过通信线路传递给艇载计算机；

7.艇载计算机针对能源管理系统传递的电池阵最佳倾斜角度要求进行进一步解算，核算出各升降调节电机需要调整的绳索量，并将相应的信息传递给各升降调节电机；

8.各升降调节电机根据艇载计算机通过通信线路传递来的绳索释放/收卷调节量进行相应的调节，以确保太阳能电池阵倾斜到最佳的太阳辐射能量吸收位置。

(3)优点及功效：本发明一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，它主要通过准确的信息解算获取太阳能电池阵的最佳倾角，并利用升降调节电机一次性将电池阵调整到最佳方位，可以在保持电池阵列电能输出能力最大的前提下，尽量减小飞艇平台的能量损耗和状态改变频率，进而有效提高飞艇平台有限电池阵面积上的太阳能利用率。

四、附图说明：

图1为本发明应用到某具体平流层飞艇太阳能电池阵实施例中的系统组成示意图。

图中标号说明如下：

1.组合惯导系统， 2.艇载计算机， 3.能源管理系统，

4.升降调节电机， 5.CAN通信线路 6.GPS，

7.姿态传感器， 8.加速度计，

五、具体实施方式：

下面结合图1对本发明中的平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统作进一步的说明：

本发明平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，如图1所示，该调节系统主要由1套组合惯导系统1、1套艇载计算机2、1套能源管理系统3、4套升降调节电机4组成，各部分的信息传递是通过CAN通信线路5完成的。

其中，组合惯导系统1又是由1套GPS 6、1套姿态传感器7、1套加速度计8组成。

本发明平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统，其构建方案和基本工作流程如下：

1.在平流层飞艇平台构建之初，确定平台组成内包含1套组合惯导系统1、1套艇载计算机2、1套能源管理系统3、4套升降调节电机4和1套CAN通信线路5；

2.在确保组合惯导系统1、艇载计算机2、能源管理系统3、升降调节电机4各自能正常工作的前提下，将上述四个部分通过CAN通信线路互联，使得相互之间可以进行实时的数据传递；

3.将4套升降调节电机4分别固定于太阳能电池阵的4个角点；

4.利用组合惯导系统1中的GPS 6对飞行平台的位置进行解算；利用组合惯导系统1中的姿态传感器7对飞行平台的飞行姿态进行解算，利用组合惯导系统1中的加速度计8对飞行平台的飞行速度进行解算，为下一时刻的位置、姿态计算做准备，将解算结果通过CAN通信线路5传递给能源管理系统3；

5.艇载计算机2通过CAN通信线路5实时将飞行时刻信息传递给能源管理系统3；

6.能源管理系统3以组合惯导系统1和艇载计算机2传递的平台位置、姿态、时刻信息为输入，利用太阳辐射精确模型对太阳能电池阵的最佳倾斜方位进行准确计算；并将计算结果转换为对电池阵倾斜角度的要求，通过CAN通信线路5传递给艇载计算机2；

7.艇载计算机2针对能源管理系统3传递的电池阵最佳倾斜角度要求进行进一步解算，核算出各升降调节电机4需要调整的绳索量，并将相应的信息传递给各升降调节电机4；

8.各升降调节电机4根据艇载计算机2通过CAN通信线路5传递来的绳索释放/收卷调节量进行相应的调节，以确保太阳能电池阵倾斜到最佳的太阳辐射能量吸收位置。

应当指出，本实例仅列示性说明本发明的应用方法，而非用于限制本发明。任何熟悉此种使用技术的人员，均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

一种平流层飞艇用太阳能电池阵峰值功率调节系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。