杨靖 1,2,3韩於利 1,2,3薛向辉 1,2,3陈廷娣 1,2,3[ ... ]孙东松 1,2,3
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室，安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所，北京 100076
准确的风场数据对于平流层飞艇实现长时间驻空任务有着重要的安全保障作用。针对20 km高度处空气稀薄的特点，为实现平流层飞艇航行环境的风场探测需求，设计了波长为532 nm的直接探测多普勒光纤激光风速仪。使用双通道法布里-珀罗标准具为鉴频器和波长可调谐的脉冲光纤激光器，完成了系统的结构设计。系统参考了相干测风激光雷达的光路设计，采用收发合置的望远镜设计方案，无探测盲区，接收视场角较小，提高了全天探测的性能。利用液晶相位延迟器的光束偏振特性可实现光路探测方向的控制。以最小的风速探测误差为标准，通过仿真分析选取了法布里-珀罗标准具的各项参数，并对系统的风场探测性能进行了分析。仿真过程中，激光器的平均功率为500 mW，积分时间为10 s，距离分辨率为100 m，分析结果表明，风速误差在500 m探测距离内小于1 m/s，计算得出的风向误差在风速大于10 m/s的情况下，其风向精度优于5°。
平流层飞艇 激光风速仪 法布里-珀罗标准具 液晶相位延迟器 stratospheric airships laser wind velocimetry Fabry-Perot etalon liquid crystal variable retarder 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220642
陆军工程大学 石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
太阳能飞艇依赖于光伏阵列提供能量, 但曲面面形引起的非均匀光照会造成光伏阵列的能量损失。文章将遗传算法引入光伏阵列优化研究, 通过优化光伏阵列拓扑结构, 降低模块间的失配现象, 从而达到增大输出功率的目的。首先基于光伏电池的单二极管模型, 给出光伏阵列的仿真方法。其次提出基于遗传算法的光伏阵列拓扑结构的优化方法, 采用序列编码方式, 将光伏阵列拓扑结构转化为染色体编码, 通过染色体基因位的交叉变异实现光伏阵列拓扑结构的优化。以某太阳能飞艇为例进行仿真验证, 优化后光伏阵列平均输出功率增大2.32%, 仿真结果表明所提方法能够有效提高太阳能飞艇光伏阵列的输出功率。
太阳能飞艇 光伏阵列 遗传算法 拓扑优化 输出功率 solar-powered airship photovoltaic array genetic algorithm topology optimization output power
针对微波试验用某型飞艇升空平台开展试验环境测试研究，给出了中等气象条件下的测试结果。指出定姿飞控模式下的艇体方位角稳定性优于压航迹模式，两种飞控模式下艇体俯仰角和滚转角稳定性相近；统计分析指出配试用艇载二轴天线稳定平台可有效隔离飞行中艇体三姿±10°以上的晃动，将接收天线主轴稳定指向辐射源，天线主轴方位、俯仰角控制精度优于±1°。研究了相对辐射源20~40 km，迎头、横向两种航线下，艇载4.5°波束宽度天线接收信号的幅度，统计分析指出迎头飞行时天线增益损失小于1 dB，信号稳定性优于±1 dB，横向飞行时天线增益损失约2.3 dB，信号稳定性约±3 dB。研究给出了飞行条件下艇体散射环境和地面散射环境对艇载天线接收信号幅度的影响。
微波 飞艇 试验环境 天线稳定平台 电磁散射 microwave airship testing environments antenna stabilize platform EM scattering 强激光与粒子束
2018, 30(7): 073007
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
针对飞艇平台的运动特性,优化设计了飞艇-船激光通信系统的捕获方案;针对小束散角远距离通信系统捕获时间长的难题,提出了粗精复合扫描策略。重点分析了粗精复合扫描的工作原理和捕获过程中的影响因素,同时依据飞艇的运动速度和平台振动特性,设计了粗精复合扫描策略中重叠区域、捕获视场、扫描速度、运动补偿等重要参数;通过仿真分析,并结合外场飞艇对船舶实验进行了验证,在束散角为400 μrad的条件下,捕获时间达到62.7 s。
光通信 飞艇平台 运动补偿 粗精复合扫描
以X-51A为例，研究了飞艇红外探测系统对临近空间高超声速目标的探测性能。首先，根据飞行器的飞行状态和飞行高度建立了临近空间高超声速目标不同波段的红外辐射特性模型，以及随高度变化的目标背景红外辐射强度模型; 其次，综合考虑飞行器与飞艇高度、地球曲率及红外辐射在大气中传播的波段选择性等因素，建立了红外辐射在临近空间大气中传播的透过率模型; 在此基础上，建立了飞艇红外探测系统对高超声速目标的探测距离模型。通过仿真得到了临近空间高超声速目标在不同飞行状态下3个波段的红外辐射强度随目标飞行高度变化的曲线，以及飞艇红外探测系统对飞行器在不同飞行状态下3个红外辐射波段的探测能力。研究结果表明: 飞艇红外探测系统对高超声速目标的有效探测距离可以达到百公里量级; 当飞行器飞行状态一定时，随着飞行器飞行高度的增加，系统对目标的探测距离先增大后减小; 与长波波段相比，中短波波段的探测距离更大，并给出了临近空间飞艇应尽量布置在海拔高度大于18 km的高空中的部署建议。
飞艇红外探测系统 红外辐射特性 探测性能 airship infrared detection system infrared radiation characteristics detectability
现代平流层飞艇要求飞艇能够安全、平稳地抵达平流层目标高度。首先分析了平流层飞艇高度控制与压差控制的关系, 然后针对平流层飞艇的特点提出了一种前馈式高度控制的方法。仿真结果表明,前馈式高度控制器具有一定的局限性, 不能同时满足高度和压差的控制目标。为此,提出了压差控制器以及两种解决高度控制器与压差控制器融合问题的方案, 最后的仿真结果表明, 限制高度控制权限的方案能保证飞艇安全平稳地到达目标高度。
平流层飞艇 高度控制 压差控制 stratospheric airship altitude control pressure difference control
北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191
以重庆涪陵区为实验区，利用无人飞艇遥感数据采集平台进行了以应急 情况下提供正射影像为目的的快速数据获取和处理过程实验。对航线设计和数据处理过程进行了 详细介绍。实验结果表明，利用无人飞艇遥感技术可以满足地形复杂区域的综合应急需求和大比例尺制图 精度要求。
无人飞艇 低空遥感 数据采集 快速处理 unmanned airship low-altitude remote sensing data collecting fast processing
平流层飞艇平台运行在距地面20 km的高度，能够长期定点悬浮或者机动巡航，是一个良好的预警、监视、跟踪平台，光电侦察系统是未来平流层飞艇监视侦察装备的核心。简述了平流层遥感相对飞机平台和卫星平台的优点，根据平流层平台的特点，分析了平流层光电探测系统相对飞机平台光电系统在探测距离方面的优势。结合国外典型的光电侦察系统现状，介绍了光电侦察系统的组成和工作原理，并在现有光电侦察系统的基础上，对未来平流层平台光电侦察系统的关键技术进行了研究，给出了相应解决方案，可以为未来平流层光电侦察系统的设计方案提供参考。
遥感 光电系统 平流层 飞艇 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 020003
杨沛琦 1,2,3,*刘志刚 1,2,3倪卓娅 1,2,3王冉 1,2,3王庆山 1,2,3
1 遥感科学国家重点实验室, 北京师范大学, 北京100875
2 北京师范大学地理学与遥感科学学院, 北京100875
3 北京师范大学环境遥感与数字城市北京市重点实验室, 北京100875
植被叶绿素荧光与光合作用关系密切, 被认为是光合作用的有效探针。 该研究利用成像高光谱传感器和无人飞艇构建了一套适用于低空叶绿素荧光探测的系统。 针对低空叶绿素荧光探测中, 太阳下行辐射光谱难以获取的情况, 基于已有的aFLD方法, 提出一种新的叶绿素荧光提取方法a3FLD, 该方法利用了非荧光发射体, 且考虑植被反射率在夫琅和费线附近的变化。 通过模拟数据以及实测数据对两种提取结果进行了比较。 模拟数据分析结果显示: 当地物的反射率在夫琅和费线附近存在一定的变化时, a3FLD计算得到的荧光值误差小于aFLD, 地物反射率变化越大, a3FLD的改进越明显。 对低空高光谱影像数据的分析显示: aFLD和a3FLD提取不同植被的日光诱导叶绿素荧光相对大小关系相一致, 与作物所处的生长阶段吻合。 但aFLD荧光提取值比a3FLD高15%左右。 aFLD的结果中有部分非荧光发射体得到较强荧光, a3FLD能改进此问题。 结果显示, 利用该系统和方法能够成功地提取到植被叶绿素荧光, 且所提出a3FLD方法提取的结果优于aFLD方法。
日光诱导叶绿素荧光 成像高光谱系统 无人飞艇 Solar-induced chlorophyll fluorescence Hyperspectral imaging system Unmanned airship 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 3101
