飛機的太陽能收集飛行路徑管理系統的製作方法

2023-12-09 22:19:01 1

專利名稱：飛機的太陽能收集飛行路徑管理系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及以太陽能供電的飛機，尤其涉及管理飛機的飛行路徑或軌跡。更特別地，本發明涉及以增加來自飛機上的太陽能收集系統的發電的方式管理飛機的飛行路徑的方法和設備。
背景技術：
無人航空系統(UAS)飛機是未 承載人類操作員的被供電的航空器。通常，該類型飛機被供電並且在可以其自身控制下或在遠程飛行員的控制下飛行。該類型的飛機還被稱為無人駕駛航空器(UAV)。無人駕駛航空器可採用不同形式。例如，無人駕駛航空器可以表現為飛機、旋翼飛行器和/或其他適合的形式。無人駕駛航空器可以呈現為不同尺寸，並且可具有不同操作範圍和高度。無人駕駛航空器可用於不同類型的任務。例如，無人駕駛航空器可被用於監測區域，以及將有效負載傳遞至目標。例如，無人駕駛航空器可被用於軍事行動、消防工作、安保工作、檢查管道、收集地圖數據、收集天氣條件數據和/或其他適合的操作類型。根據航空器的預期目的，無人駕駛航空器的設計是可以改變的。在一些情況下，減少無人駕駛航空器的雷達特徵信號(signature)可能是期望的。可選擇無人駕駛航空器的形狀、材料和其他參數來減少能夠通過雷達系統檢測無人駕駛航空器的可能性。在其他操作中，可能需要延長補給燃料之前的飛行持久性。例如，一些無人駕駛航空器(UAV)可能在一定高度和距離飛行，該高度和距離使得無人駕駛航空器被收回和/或補給燃料以便修護變得比定期執行所需要的更加困難。當一架無人駕駛航空器被收回以便修護或沒有可用於繼續任務所需的燃料時，可以在第一架無人駕駛航空器無法執行操作之前發射另一架無人駕駛航空器。這種情形可能導致無人駕駛航空器比期望情況的更高成本和更多協調性。一種解決方案涉及使用具有太陽能發電系統的無人駕駛航空器。太陽能發電系統產生電流，該電流可以被用於為電機供電或為太陽能供電的UAV上的電池充電。然後該電池可為飛機內的裝置供電，從而執行不同操作。藉助這種類型的太陽能發電系統，無人駕駛航空器可被設計成放置太陽能電池，所述太陽能電池為無人駕駛航空器提供期望的發電水平。即使具有這些系統，操縱飛機、天氣以及其他環境條件也可能導致太陽能發電系統產生比期望的更少的電力。因此，有利的是具有考慮至少一種上述問題以及其他可能問題的方法和設備。

發明內容
在一個有利的實施例中，提供一種用於管理太陽能收集的方法。確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽相對於航空太空飛行器的位置。使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平。威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據來根據太陽相對於航空太空飛行器的不同位置確定航空太空飛行器的發電水平。等效雷達特徵信號數據基於太陽能發電特徵信號數據，該太陽能發電特徵信號數據確定太陽相對於航空太空飛行器的不同位置的發電水平。確定導致太陽能發電系統的期望發電水平的飛行路徑的變化。在另一個有利的實施例中，一種設備包括飛行管理系統。該飛行管理系統被配置為確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽相對於航空太空飛行器的位置。該飛行管理系統還被配置為使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平。威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據來根據太陽相對於航空太空飛行器的不同位置確定航空太空飛行器的發電水平。等效雷達特徵信號數據基於太陽能發電特徵信號數據，該太陽能發電特徵信號數據確定太陽相對於航空太空飛行器的不同位置的發電水平。該飛行管理系統還被配置為確定導致太陽能發電系統的期望發電水平的飛行路徑的變化。
在又一個有利的實施例中，一種電腦程式產品包含計算機可讀存儲介質、第一程序代碼、第二程序代碼和第三程序代碼。第一程序代碼用於確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽相對於航空太空飛行器的位置。第二程序代碼用於使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平。威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據來根據太陽相對於航空太空飛行器的不同位置確定航空太空飛行器的發電水平。等效雷達特徵信號數據基於太陽能發電特徵信號數據，該太陽能發電特徵信號數據確定太陽相對於航空太空飛行器的不同位置的發電水平。第三程序代碼用於確定導致太陽能發電系統的期望發電水平的飛行路徑的變化。第一程序代碼、第二程序代碼和第三程序代碼被存儲在計算機可讀存儲介質中。在又一個有利的實施例中，公開一種電腦程式產品，其包含計算機可讀存儲介質；第一程序代碼，其用於確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽相對於航空太空飛行器的位置；第二程序代碼，其用於使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平，其中威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據來根據太陽相對於航空太空飛行器的不同位置確定航空太空飛行器的發電水平，並且等效雷達特徵信號數據基於太陽能發電特徵信號數據，該太陽能發電特徵信號數據確定太陽相對於航空太空飛行器的不同位置的發電水平；以及第三程序代碼，其用於確定導致太陽能發電系統的期望發電水平的飛行路徑的變化，其中第一程序代碼、第二程序代碼和第三程序代碼被存儲在計算機可讀存儲介質中。所述電腦程式產品還包括第四程序代碼，其用於使用所述變化改變航空太空飛行器的飛行路徑，其中第四程序代碼被存儲在計算機可讀存儲介質中。在本發明的不同實施例中可單獨實現或在另一個其他實施例中可組合實現所述特徵、功能和優勢，其中參考以下描述和附圖可明白進一步的細節。


在隨附權利要求中提出了本公開的據信為新穎性特徵的特性。然而，結合附圖並參考本公開優選實施例的以下詳細描述，將更好地理解本發明自身和優選使用模式、進一步目的及其優勢，其中
圖I示出根據有利實施例的飛行環境；圖2示出根據有利實施例的飛行管理系統；圖3示出根據有利實施例將太陽能發電特徵信號數據轉換為雷達特徵信號數據；圖4示出根據有利實施例的太陽能發電特徵信號數據；圖5示出根據有利實施例的等效雷達特徵信號數據；圖6示出根據有利實施例的飛行路徑的變化；圖7示出根據有利實施例管理太陽能收集的過程的流程圖；圖8示出根據有利實施例確定飛行路徑變化的過程的流程圖；以及 圖9示出根據有利實施例的數據處理系統。
具體實施例方式現在參考附圖，且特別參考圖1，其根據有利實施例描述了飛行環境。在該說明性示例中，飛行環境100是可在其中實施有利實施例的環境的示例。在所描述的示例中，飛機102沿飛行路徑104飛行。在這些示例中，飛機102為無人駕駛航空系統(UAS)飛機。飛機102包括太陽能發電系統106。太陽能發電系統106通過暴露於由太陽108產生的太陽光而產生用於飛機102的電力。由太陽能發電系統106產生的電力可被飛機102內的不同裝置直接使用，和/或被存儲在存儲系統例如電池中以備後用。在這些說明性示例中，飛機102可執行任務，例如觀察車輛110、建築物112或位於地面114上的兩者。觀察車輛110和建築物112可包括使用傳感器系統116產生關於這些對象的信息。在這些說明性示例中，傳感器系統116可以是例如但不限制於可見光照相機、紅外照相機、雷射測距儀和/或其他適合類型的傳感器。當然，飛機102可執行其他任務，例如傳遞有效負載。藉助太陽能發電系統106，通過使太陽能發電系統106以期望水平產生電力從而操作飛機102，能夠增加飛機為執行任務而飛行的時間量或距離。一個或更多有利實施例可在飛機102中實施，從而以下列方式管理飛行路徑104，即提供太陽能發電系統106暴露至太陽108，以便太陽能發電系統106為飛機102產生期望水平的電力。有利實施例認識到並考慮到關於管理飛機102中使用太陽能發電系統106進行的發電的一個或更多考慮事項。例如，不同的有利實施例認識到並考慮到，針對太陽108相對於飛機102的不同方位角和不同仰角，太陽能發電系統106可能產生不同的電量。不同的有利實施例認識到並考慮到，該信息可以體現為太陽能特徵信號數據的形式，其基於太陽108相對於飛機102的位置確定出現在太陽能發電系統106中的太陽能發電量。另外，不同的有利實施例認識到並考慮到，當太陽108相對於飛機102處於特定仰角時，太陽能發電系統106產生的電量可能比理想的要少。在這些說明性示例中，這些仰角為較低仰角，其可能出現在不允許太陽能發電系統106產生和期望的一樣多的電力的時間。例如，較低角度可能出現在冬至日的日出期間。不同的有利實施例認識到並考慮到，可以通過飛行路徑104的管理來管理用於管理由太陽能發電系統106產生的電量的過程。圖I中的飛機102的飛行路徑104可以被管理以使得太陽能發電系統106為飛機102產生期望水平的太陽能。
生成軟體、硬體或二者的組合以執行這些過程可能要求比期望的更多的時間和費用。不同的有利實施例認識到並考慮到，在避免威脅時，可以為飛機確定雷達特徵信號數據。一種過程可使用該雷達特徵信號數據來管理飛機的飛行路徑，從而減少飛機對傳感器系統例如雷達系統的可探測性。不同的有利實施例認識到並考慮到，用於減少飛機對傳感器的可可探測性的現有系統可以同太陽能特徵信號數據一起使用。不同的有利實施例認識到並考慮到，通過能夠使用具有最少修改或無修改的現有系統，可減少設計和製造用於管理飛機中的太陽能發電的系統所需的時間和費用。因此，不同的有利實施例提供用於管理飛機的太陽能收集的方法和裝置。具有太陽能發電系統的飛機在飛行路徑上移動。當飛機沿飛行路徑移動時，確定太陽能發電系統的發電水平。使用威脅管理模塊實現該發電水平。威脅管理模塊使用雷達特徵信號數據在相對於飛機的不同位置確定飛機的可探測性。展示太陽相對於飛機的位置以及雷達特徵信號數據，該雷達特徵信號數據基於轉化成等效雷達特徵信號數據的太陽能發電特徵信號數 據，該太陽能發電特徵信號數據確定針對太陽相對於飛機的不同位置的太陽能發電水平。飛行路徑的變化被確定。這導致太陽能發電系統的期望發電水平。現在參考圖2，其示出根據有利實施例的飛行管理系統。在這些說明性示例中，飛行管理系統200可被用於管理圖I中飛機102的飛行路徑104。飛機管理系統200包含計算機系統202。計算機系統202是若干計算機204。「若干」在此用於指代項目時意味著一個或更多個項目。例如，「若干計算機204」為一個或更多個計算機。在這些說明性示例中，當在計算機系統202中存在多於一個計算機時，那些計算機可以相互通信。在該說明性示例中，飛行路徑模塊206位於計算機系統202中。可使用硬體、軟體或兩者的結合來實現飛行路徑模塊206。在這些說明性示例中，飛行路徑模塊206被配置為控制飛機102沿飛行路徑104移動。飛行路徑模塊206可以從功率特性模塊(power characterization module) 208接收輸入。在這些示例中，基於圖I中太陽108相對於飛機102的位置212，功率特性模塊208提供發電水平210。在這些說明性示例中，位置212大約是太陽108相對於飛機102的位置。在這些說明性示例中，通過傳感器系統213確定位置212。可按若干不同方式確定太陽108相對於飛機102的位置212。例如,可在表格或資料庫中確定太陽108的位置,該表格或資料庫具有基於一年中的日子的一天中不同時間的太陽108的位置。在這些說明性示例中，位置212可採用角度、坐標、向量和/或表示一個對象相對於另一個對象的位置的其他適合形式。例如，可使用仰角和方位角表示位置212。在這些說明性示例中，這些角度描述太陽108相對於飛機102的位置212。在這些說明性示例中，可使用威脅管理模塊218來實現功率特性模塊208。威脅管理模塊218接收雷達特徵信號數據220以確定飛機的可探測性222。在這些說明性示例中，可探測性222可被確定為威脅水平224。在這些說明性示例中，太陽能發電特徵信號數據226確定在太陽108相對於飛機102的不同位置的太陽能發電水平。太陽能發電特徵信號數據226可以被修改以用於威脅管理模塊218。也就是說，雷達特徵信號數據220可以是太陽能發電特徵信號數據226的形式。在這些說明性示例中，太陽能發電特徵信號數據226被轉換成等效雷達特徵信號數據227以供威脅管理模塊218使用。因此，在這些說明性示例中，由威脅管理模塊218產生的威脅水平224表示發電水平210。等效雷達特徵信號數據227不是關於飛機102的可探測性的數據。相反，即使威脅管理模塊218起初被設計用於確定威脅水平224，太陽能發電特徵信號數據226到等效雷達特徵信號數據227的轉換也允許威脅管理模塊218提供確定發電水平210的輸出。也就是說，等效雷達特徵信號數據227是可被威脅管理模塊218使用而產生實際上是發電水平210的輸出的數據。也就是說，當威脅水平224較低時，發電水平210較高。以此方式，威脅管理模塊218可具有雙重用途。在這些說明性示例中，等效雷達特徵信號數據227可被存儲在計算機系統202中·以供功率特性模塊208使用。也就是說，可提前將太陽能發電特徵信號數據226轉換成等效雷達特徵信號數據227，然後存儲在飛行管理系統200中。當確定了太陽108相對於飛機102的位置212時，太陽能發電特徵信號數據226中對應於位置212的數據可以被轉換成等效雷達特徵信號數據227，以便在威脅管理模塊218被用於實現功率特性模塊208時供功率特性模塊208使用。這種類型的轉換可被稱為「在飛行中(on the fly)」轉換。藉助發電水平210，飛行路徑模塊206可以以導致飛機102中的太陽能發電系統106產生期望發電水平228的方式改變飛機102的飛行路徑104。在這些說明性示例中，飛行路徑模塊206可以向功率特性模塊208發送若干位置230。在該說明性示例中，若干位置230可以是太陽108的位置212。作為回應，當威脅管理模塊218被用於實現功率特性模塊208時，威脅管理模塊218回送發電水平210，而不是當使用等效雷達特徵信號數據227代替雷達特徵信號數據220時的實際威脅水平。飛行路徑模塊206可以使用發電水平210來判定發電水平210是否滿足期望發電水平228。如果發電水平210等於期望發電水平228或大於期望發電水平228，則發電水平210可滿足期望發電水平228。當若干位置230為位置212時，如果在若干位置230處的發電水平210不滿足期望發電水平228，則飛行路徑模塊206可為若干位置230確定新值。例如，若干位置230可以是相對於太陽108的位置212的位置範圍。然後，若干位置230可以被發送至功率特性模塊208。響應於發送若干位置230至功率特性模塊208而接收的發電水平210可以採用一個或更多個數值的形式，其中每個數值對應於若干位置230中的一個位置。發電水平210的這些數值可與期望發電水平228相比較。該比較被用於判定任何發電水平210的數值是否滿足期望發電水平228。如果發電水平210不滿足期望發電水平228，則可以發送針對若干位置230的附加數值。該過程可以繼續進行直到發電水平210滿足針對若干位置230的期望發電水平228。當若干位置230內的位置導致滿足期望發電水平228的發電水平210的數值時，飛行路徑模塊206可以改變飛機102的飛行路徑104。可以改變飛行路徑104，從而基於具有滿足期望發電水平228的發電水平210的若干位置230，將太陽108相對於飛機102的位置212從太陽108的當前位置變為位置212的期望位置。在這些說明性示例中，期望發電水平228是飛機102所需的電量。期望發電水平228可以基於不同的因素。例如，飛機102中的設備當前使用的電量為一個因素。另一個因素也可以考慮存儲的電量，例如存儲在電池中的電力。在這些說明性示例中，飛行路徑模塊206還可考慮若干參數232。若干參數232可包括例如但不限制任務參數、觀測區、預定義邊界、目標位置、高度範圍、天氣、風、雲和/或其他適合的參數類型中的至少一種。如在此使用，短語「至少一個」在與一列項目一起使用時意味著可以使用一個或更多個所列舉項目的不同組合，並且列舉項目中每個項目僅需一個。例如，「至少一個項目A、項目B和項目C」可以包括例如但不限於項目A，或者項目A和項目B。該示例還可以包括 項目A、項目B和項目C，或者項目B和項目C。例如，任務參數可以是關於飛機102可運行的區域或飛機102可飛行的高度範圍的約束。另一個任務參數的示例可以是飛機102定位傳感器以獲得關於目標對象的信息的需求。因此，根據若干參數232，發電水平210可能不總是滿足期望發電水平228。然而，當同樣考慮若干參數232時，不同的有利實施例儘可能多地最優化或增加發電水平210。因此，藉助一個或更多有利實施例，在這些說明性示例中，發電水平210可以被維持在期望發電水平228或高於期望發電水平228。通過管理飛機102的飛行路徑104，執行太陽能發電系統106的這種發電管理。在這些說明性示例中，使用威脅管理模塊218執行發電水平210的確定。通過使用目前使用的組件，可減少可能需要為飛機設計和/或製造的組件的數量。例如，為降低無人駕駛航空器的可探測性所設計的組件也可以被用於管理太陽能發電系統的發電。因此，設計、升級、改進或對模塊作出其他變化可意減少成本和時間。這種減少可能發生，因為相同模塊基本上可被同時用於降低飛機的可探測性和管理飛機的太陽能發電系統的發電。圖2的飛行管理系統200的例證不是要暗示對實現有利實施例的方式的物理或結構限制。可使用附加和/或代替所示組件的其他組件。同樣地，所展示的方框是為了圖示說明一些功能性組件。當在有利實施例中實施時，這些方框中的一個或更多個可被組合和/或被分離成不同方框。例如，儘管飛行路徑模塊206和功率特性模塊208被圖示為位於飛機102上的計算機系統202內，但根據特定實施方式，這些組件可位於其他位置。例如，根據特定實施方式，飛行路徑模塊206、功率特性模塊208或兩者均可位於遠程位置例如地面站或另一個飛機上。當在飛機102中不存在這些模塊時，飛行路徑信息可被發送至飛機102內的控制器或飛行路徑計算機。該飛行路徑計算器促使飛機102沿著由在另一個位置的飛行路徑模塊206定義的飛行路徑104飛行。作為另一個示例，可以存在通信單元，以便在計算機系統202和另一個位置之間發送和接收信息。此外，儘管不同的說明性示例已將飛機102描述為無人駕駛航空器，但飛機102可採用其他形式。例如，根據特定實施方式，飛機102可以是有人駕駛飛機或具有乘客的飛機。作為另一個示例，一個或更多個不同的有利實施例可以被應用於其他類型的運載工具。例如，飛行管理系統200可以被實施以供除飛機102之外的其他類型的航空太空飛行器使用。例如但非限制地，飛行管理系統200還可被實施以用於太空船形式的航空太空飛行器中。接下來參考圖3，其根據有利實施例描述將太陽能發電特徵信號數據轉換成等效雷達特徵信號數據的示意圖。在該說明性示例中，使用轉 換器300將太陽能發電特徵信號數據226轉換成等效雷達特徵信號數據227。轉換器300可以是位於圖2中飛行管理系統200中的計算機系統202內的硬體、軟體或兩者、另一個計算機系統或者被配置為將太陽能發電特徵信號數據226轉換成等效雷達特徵信號數據227的一些其他組件。如圖所示，太陽能發電特徵信號數據226被組織為仰角302和方位角304。為方位角304中的每個方位角賦予數值305。仰角302中的每個仰角具有方位角304中的多個方位角。對於仰角302中的相應仰角，方位角304中的每個方位角具有數值305中的數值。在這些說明性示例中，仰角302和方位角304通過度數來確定。在這些示例中，發電數值被標準化。該標準化是針對最大發電量的。等效雷達特徵信號數據227具有仰角306和方位角308。仰角306中的每個仰角具有方位角308中的多個方位角。方位角308中的每個方位角具有數值310中的數值。對於對應於特定仰角的每個方位角，數值310中的數值呈現為飛機的可探測性。在這些說明性示例中，轉換器300利用以下公式處理太陽能發電特徵信號數據226中的每個發電數值ERSV =—!—
SPSV其中ERSV為等效雷達特徵信號數值，而SPSV為太陽能特徵信號數值。如所描述，在這些說明性示例中，轉換器300將數值305中的數值轉換成數值310中的數值。現在參考圖4，其根據有利實施例示出太陽能發電特徵信號數據。在該說明性示例中，功率響應圖400是部分太陽能發電特徵信號數據226的示例。功率響應圖400是針對圖3中太陽能發電特徵信號數據226中的仰角302中的特定仰角而言方位角304中的部分數值的示例。當圖I中太陽108相對於飛機102處於大約3度的仰角時，功率響應圖400為發電水平圖。在該說明性示例中，功率響應圖400使用從大約零到大約360度的極坐標系。在該說明性示例中，圖標404是飛機102的頂面圖的表示。在該說明性示例中，中心406表示大約為零的數值，而邊緣408表示大約為I的數值。線402表示圖I中飛機102的太陽能發電系統106產生的電力。在該示例中，功率響應圖400中的不同度數表示針對大約3度的太陽仰角的圍繞飛機102的位置。這些位置是太陽108相對於飛機102的位置。例如，點410表示零度。在該示例中，當太陽108在飛機102前方時為零度。點412表不180度。點412表不太陽108位於飛機102後方的位置。隨著線402上的點的數值增加，由太陽能發電系統106產生的電量增加。以此方式，可針對太陽108相對於飛機102的不同位置確定發電水平210的不同數值。現在參考圖5，其根據有利實施例描述了通過轉換太陽能發電特徵信號數據產生的等效雷達特徵信號數據的示意圖。在該說明性示例中，等效雷達響應圖500是等效雷達特徵信號數據227中的部分數據的示例。在該說明性示例中，等效雷達響應圖500也使用極坐標系描述。等效雷達響應圖500是針對圖3中等效雷達特徵信號數據227中的仰角306的特定仰角而言方位角308中的部分數值的顯示示例。線502表不飛機對傳感器系統例如雷達系統的響應。圖標504表不飛機。在該說明性示例中，圖標504表示圖I中的飛機102。在該說明性示例中，中心506表示為零的數值，而邊緣508表示在這些示例中為I的數值。在該說明性示例中，等效雷達響應圖500還具有大約三度的仰角，其中該仰角是相對於威脅/威脅源(threat)而言。點510表示零度，並且是威脅/威脅源在飛機前方的位置。點512為大約180度，並且是威脅/威脅源在飛機後方的位置。
然而，就能夠被雷達系統或其他傳感器系統可探測到的能力而言，線502並不真正表示飛機102的特徵信號。相反，線502是使用圖4中的線402產生的。線402中的每個點被倒轉成點，從而產生線502。因此，等效雷達響應圖500中的等效雷達特徵信號數據227是針對特定仰角下的多個方位角的雷達響應圖，其中雷達響應是在該特定仰角處針對多個方位角的發電響應。以此方式，等效雷達響應圖500可以被威脅管理模塊218使用，從而確定圖2中的威脅水平224。當威脅水平224較低時，發電水平210較高。以此方式，等效雷達響應圖500可以被飛行路徑模塊206使用，從而改變飛機102的飛行路徑104，以達到期望發電水平228。這可以在無需設計全新的模塊以用於管理太陽能發電系統106的發電的情況下來完成。以此方式，模塊例如威脅管理模塊218可以被用於雙重目的。現在參考圖6，其根據有利實施例描述了飛行路徑變化的示意圖。在該說明性示例中，圖I中的飛機102可在由邊界602定義的區域600內飛行。飛行路徑604是被選擇用於飛機102執行任務的飛行路徑。通過在區域600內維持飛行路徑604的大致形狀，可對飛行路徑604作出改變。可以通過飛機102中的飛行管理系統200對飛行路徑604作出改變。可作出這些改變，從而為飛機102獲得圖2中的期望發電水平228。在該說明性示例中，當太陽608處於正午時，太陽608相對於飛機102的位置可被用於將飛行路徑604變為飛行路徑606。這種從飛行路徑604到飛行路徑606的變化可為飛機102提供期望發電水平228。這種從飛行路徑604到飛行路徑606的變化是使用繪圖例如等效雷達響應圖500實現的，其中太陽608是飛機102圍繞其導航的威脅/威脅源。圖4中的功率響應圖400和圖5中的等效雷達響應圖500的示意圖僅為可以如何顯示太陽能發電特徵信號數據226和等效雷達特徵信號數據227的說明性示例。此外，這些繪圖僅示出仰角為大約三度時的飛機102的發電水平210和可探測性222。相對於圍繞飛機102的不同方位角，可以針對其他仰角展現其他繪圖。因此，等效雷達特徵信號數據227是針對多個方位角和仰角的雷達響應圖，其中雷達響應來自於針對多個方位角和仰角的發電響應。儘管輸出的一個用途是當雷達特徵信號數據220被威脅管理模塊218使用時以威脅水平224的形式確定飛機102的可探測性，但是輸出還可以被用於確定發電水平210。當太陽能發電特徵信號數據226被轉換成等效雷達特徵信號數據227以供威脅管理模塊218使用而不是使用雷達特徵信號數據220時，輸出的這種用途可能出現。現在參考圖7，其根據有利實施例描述了管理太陽能收集的過程的流程圖。圖7示出的過程可以在圖2中的飛行管理系統200中實施。特別地，可以使用飛行路徑模塊206和/或功率特性模塊208來實施該過程。該過程開始於確定飛機沿飛行路徑移動時太陽相對於飛機的位置(操作700)。然後，該過程確定飛機沿飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平(操作702)。在等效雷達特徵信號數據中，使用威脅管理模塊執行操作702。威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據確定在太陽相對於飛機的不同位置處飛機的可探測性。等效雷達特徵信號數據基於針對已轉換成等效雷達特徵信號數據的太陽能發電特徵信號數據，其中太陽能發電特徵信號數據確定針對太陽相對於飛機的不同位置的太陽能發電水平。
然後，該過程確定導致期望發電水平的飛行路徑變化(操作704)。然後，該過程使用所述變化改變飛機的飛行路徑(操作706)。然後該過程返回至操作700。現在參考圖8，其根據有利實施例描述了確定飛行路徑變化的過程的流程圖。圖8示出的過程可以在圖2中的飛行管理系統200中實施。特別地，可以在飛行管理系統200的飛行路徑模塊206中實施該過程。圖8中的不同操作可以是圖7中的操作704的實施方式的示例。該過程確定在太陽相對於飛機的當前位置處太陽能發電系統的發電水平(操作800)。可從圖7中操作702的結果接收到當前位置的發電水平。然後，該過程判定當前發電水平是否是期望發電水平(操作802)。如果發電水平不是期望發電水平，那麼該過程確定提供期望發電水平的太陽相對於飛機的若干位置(操作804)。可以使用圖2中的功率特性模塊208來執行針對太陽相對於飛機的不同位置的不同發電水平的確定。然後，該過程確定若干任務參數(操作806)。然後，該過程基於提供期望發電水平的太陽相對於飛機的若干位置以及基於為任務確定的若干參數來確定航線變化，從而形成飛機的變化(操作808)，之後該過程結束。可以使用一個或更多個不同規則，作出基於若干任務參數和當前發電水平的航線變化量。這些規則可以提供權重或因子，從而考慮到不同數量的任務參數以及提供期望發電水平的太陽相對於飛機的若干期望位置。再次參考操作802，如果發電水平位於期望發電水平內，該過程將所述變化選擇為飛行路徑無變化(操作810)，之後該過程結束。不同的示例性實施例中的流程圖和方框圖示出了裝置、方法和電腦程式產品的一些可能實施方式的體系架構、功能和操作。在這方面，流程圖或方框圖的每個方框可以表示計算機可用或可讀程序代碼的模塊、片段或部分，其包含用於實施一個或更多個特定功能的一個或更多個可執行指令。在一些可替代的實施例中，在方框中提到的一個或更多個功能可以不按圖中指示的順序出現。例如，在一些情況下，連續示出的兩個方框可大體同時執行，或者根據所涉及的功能，有時方框可按逆序執行。所示的過程可在組件中實施，例如計算機系統202、飛行路徑模塊206、功率特性模塊208和/或飛行管理系統200中的其他模塊或組件。在這些說明性示例中，該過程能夠在軟體、硬體或兩者的組合中實施。當使用軟體時，由該過程執行的操作可以以被配置為在處理器單元上運行的程序代碼的方式實施。當採用硬體時，該硬體可以包括電路，其進行操作以便按所示過程執行操作。在該說明性示例中，硬體可採用的形式有電路系統、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件或被配置為執行若干操作的一些其他適合的硬體類型。藉助可編程邏輯器件，該設備被配置為執行若干操作。該設備可以在後期被重新配置或永久性配置為執行若干操作。例如，可編程邏輯裝置的示例可以包括可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、現場可編程邏輯陣列、現場可編程門陣列和其他適合的硬體設備。例如，在一些情況下，航線的改變可能無需考慮任務參數。作為另一個說明性示例，操作802可以在太陽相對於飛機的當前方位角和/或仰角範圍內確定方位角和/或仰角。附加於和/或代替確定太陽相對於飛機的期望位置，可作出該確定。現在參看圖9，其根據有利實施例描述了數據處理系統的示意圖。在該說明性示例 中，數據處理系統900包括通信框架902，其提供處理器單元904、存儲器906、永久性存儲裝置908、通信單元910、輸入/輸出(I/O)單元912、顯示器914之間的通信。數據處理系統900可以被用於為圖2中的飛行管理系統200實施計算機系統202中的若干計算機204中的一個或更多計算機。處理器單元904用於執行可被裝載至存儲器906內的軟體的指令。根據特定實施方式，處理器單元904可以是若干處理器、多處理器核心或一些其他處理器類型。「若干」在用於提示項目時表示一個或更多個項目。此外，可以使用若干異構型處理器系統(heterogeneous processor system)來實施處理器單元904,其中在單個晶片上存在主處理器和輔助處理器。作為另一個說明性示例，處理器單元904可以是含有多個相同類型處理器的對稱多處理器系統。存儲器906和永久性存儲裝置908是存儲設備916的示例。存儲設備是能夠存儲信息的任何一件硬體，該信息例如但不限於數據、功能形式的程序代碼和/或基於臨時和/或基於永久的其他適合信息。在這些示例中，存儲設備916也可被稱為計算機可讀存儲設備。在這些示例中，存儲器906可以是例如隨機存取存儲器或任何其他適合的易失性或非易失性存儲設備。根據特定實施方式，永久性存儲裝置908可採用各種形式。例如，永久性存儲裝置908可包含一個或更多組件或設備。例如，永久性存儲裝置908可以是硬碟、快閃記憶體、可重寫光碟、可重寫磁帶或上述各項的一些組合。永久性存儲裝置908使用的介質也可是可移除的。例如，移動硬碟可被用於永久性存儲裝置908。在這些示例中，通信單元910提供與其他數據處理系統或設備的通信。在這些示例中，通信單元910為網絡接口卡。通信單元910可以通過使用物理通信鏈路或無線通信鏈路或者兩者來提供通信。輸入/輸出單元912允許通過其他可連接至數據處理系統900的裝置進行數據輸入和輸出。例如，輸入/輸出單元912可以提供連接以便用戶通過鍵盤、滑鼠和/或其他合適的輸入設備進行輸入。此外，輸入/輸出單元912可將輸出發送至印表機。顯示器914提供用於為用戶顯示信息的機構。作業系統、應用軟體和/或程序的指令可位於存儲設備916內，其通過通信框架902與處理器單元904通信。在這些說明性示例中，指令在永久性存儲裝置908上為功能形式。這些指令可以被加載到存儲器906內以便由處理器單元904執行。不同實施例的過程可以由處理器單元904使用計算機實施的指令來執行，這些指令位於存儲器例如存儲器906 內。這些指令被稱為程序代碼、計算機可用程序代碼或計算機可讀程序代碼，其可以由處理器單元904中的處理器讀取和執行。不同實施例中的程序代碼可被嵌入在不同物理或計算機可讀存儲介質上，例如存儲器906或永久性存儲裝置908。程序代碼918以功能形式位於計算機可讀介質920上，其選擇性地可移除並可被裝載至或傳送至數據處理系統900，以便由處理器單元904執行。在這些示例中，程序代碼918和計算機可讀介質920形成電腦程式產品922。在一個示例中，計算機可讀介質920可以是計算機可讀存儲介質924或計算機可讀信號介質926。計算機可讀存儲介質924可以包括例如光碟或磁碟，其被插入或放入作為永久性存儲裝置908 —部分的驅動器或其他·設備中，以便傳送至作為永久性存儲裝置908 —部分的存儲設備例如硬碟。計算機可讀存儲介質924還可採用永久性存儲裝置的形式，例如連接至數據處理系統900的硬碟、指形盤或快閃記憶體。在一些情況下，計算機可讀存儲介質924不可從數據處理系統900中移除。在這些示例中，計算機可讀存儲介質924是用於存儲程序代碼918的物理或有形的存儲設備，而不是傳播或傳輸程序代碼918的介質。計算機可讀存儲介質924還可被稱為計算機可讀有形存儲設備或計算機可讀物理存儲設備。也就是說，計算機可讀存儲介質924是能夠被人觸摸到的介質。可替換地，可以使用計算機可讀信號介質926將程序代碼918傳送至數據處理系統900。例如，計算機可讀信號介質926可以是含有程序代碼918的被傳播的數據信號。例如，計算機可讀信號介質926可以是電磁信號、光信號和/或任何其他適合的信號類型。這些信號可經由通信鏈路(例如無線通信鏈路、光纖電纜、同軸電纜、導線和/或任何其他適合的通信鏈路類型)被傳輸。也就是說，在該說明性示例中，通信鏈路和/或連接可以是物理的或無線的。在一些有利實施例中，程序代碼918可以通過計算機可讀信號介質926從另一個設備或數據處理系統經由網絡下載至永久性存儲裝置908，從而在數據處理系統900內使用。例如，存儲在伺服器數據處理系統的計算機可讀存儲介質中的程序代碼可以經由網絡從該伺服器下載至數據處理系統900。提供程序代碼918的數據處理系統可以是伺服器計算機、客戶端計算機或一些能夠存儲和發送程序代碼918的其他設備。示出用於數據處理系統900的不同組件並不意味著對可以實施不同實施例的方式提供結構限制。不同的有利實施例可以在數據處理系統中實施，該數據處理系統包括附加於或代替數據處理系統900的那些示出組件的組件。圖9中示出的其他組件可以不同於所示出的說明性示例。不同的實施例可以使用任何能夠運行程序代碼的硬體設備或系統來實施。作為一個示例，數據處理系統可包括與無機組件集成在一起的有機組件和/或可以完全由除人類以外的有機組件組成。例如，存儲裝置可以由有機半導體組成。在另一個說明性示例中，處理器單元904可採用硬體單元的形式，其具有為特定用途製造或配置的電路。這種類型的硬體可執行操作，而無需將程序代碼從存儲設備裝載至存儲器，從而經配置執行操作。例如，當處理器單元904採用硬體單元的形式，處理器單元904可以是電路系統、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件或被配置為執行若干操作的一些其他適合的硬體類型。藉助可編程邏輯器件，該設備被配置為執行若干操作。該設備可以在後期被重新配置或可以被永久性配置為執行若干操作。例如，可編程邏輯器件的示例可以包括可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、現場可編程邏輯陣列、現場可編程門陣列和其他適合的硬體設備。通過這種類型的實施方式，可以省略程序代碼918，因為不同實施例的過程在硬體單元內實施。在另一個說明性示例中，可以使用計算機和硬體單元內存在的處理器的組合來實 施處理器單元904。處理器單元904可具有若干硬體單元和若干處理器，其被配置為運行程序代碼918。藉助該描述的示例，一些過程可以在若干硬體單元內實施，而其他過程可以在若干處理器內實施。在另一個示例中，總線系統可被用於實施通信框架902，並且可以包括一個或更多個總線，例如系統總線或輸入/輸出總線。當然，可使用任何適合類型的體系架構來實施總線系統，其中該體系架構提供在附連到總線系統的不同組件或設備之間的數據傳送。另外，通信單元可包括發送數據、接收數據或者發送和接收數據的若干裝置。例如，通信單元可以是數據機或一個網絡適配器、兩個網絡適配器或它們的一些組合。此夕卜，存儲器可以是例如存儲器906或高速緩衝存儲器，其例如存在於可能出現在通信框架902中的接口和存儲器控制集線器中。為了例示和說明，已經給出了本發明的描述，其並不是要窮舉或講公開內容局限於所公開的形式。許多修改和變化對本領域技術人員來說是顯而易見的。此外，不同的有利實施例相比於其他有利實施例可提供不同的優勢。所選的一個或更多個實施例被選擇和描述以便最好地解釋本發明的原理、實際應用，以及使得本領域技術人員能夠理解本發明，因為具有不同修改的不同實施例適用於預期的特定用途。
權利要求
1.一種用於管理太陽能收集的方法，所述方法包含 確定航空太空飛行器沿著飛行路徑(104)移動時太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的位置(212)； 使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時太陽能發電系統(106)的發電水平(210)，其中所述威脅管理模塊使用所述等效雷達特徵信號數據(227)來根據太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置確定所述航空太空飛行器的所述發電水平(210)，並且所述等效雷達特徵信號數據(227)基於太陽能發電特徵信號數據，其中所述太陽能發電特徵信號數據確定太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置的所述發電水平(210)； 確定導致所述太陽能發電系統(106)的期望發電水平(228)的所述飛行路徑(104)的變化；以及 使用所述變化改變所述航空太空飛行器的所述飛行路徑(104)。
2.根據權利要求I所述方法，其中使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時太陽能發電系統(106)的發電水平(210)包含 當太陽(108)的位置(212)為威脅位置(212)時，確定所述太陽能發電系統(106)的所述發電水平(210)。
3.根據權利要求I所述方法，其中確定導致所述太陽能發電系統(106)的期望發電水平(228)的所述飛行路徑(104)的變化包含 確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)並滿足所述航空太空飛行器的任務的若干參數(232)的所述飛行路徑(104)的變化。
4.根據權利要求3所述方法，其中確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)並滿足所述航空太空飛行器的所述任務的所述若干參數(232)的所述飛行路徑(104)的變化包含 確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)並滿足所述航空太空飛行器的所述任務的所述若干參數(232)的所述飛行路徑(104)的變化，其中所述若干參數(232)包含觀測區、預定義邊界、目標位置和高度範圍。
5.根據權利要求I所述方法，還包含 在所述航空太空飛行器中的計算機系統(202)中執行使用所述威脅管理模塊和所述等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時所述太陽能發電系統(106)的所述發電水平(210)，其中所述威脅管理模塊使用所述等效雷達特徵信號數據(227)來根據太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置確定所述航空太空飛行器的所述發電水平(210)，並且所述等效雷達特徵信號數據(227)基於太陽能發電特徵信號數據，其中所述太陽能發電特徵信號數據確定太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置的所述發電水平(210);並且確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)的所述飛行路徑(104)的變化。
6.根據權利要求I所述方法，還包含 在遠離所述航空太空飛行器的位置的計算機系統(202)中執行使用所述威脅管理模塊和所述等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時所述太陽能發電系統(106)的所述發電水平(210)，其中所述威脅管理模塊使用所述等效雷達特徵信號數據(227)來根據太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置確定所述航空太空飛行器的所述發電水平(210)，並且所述等效雷達特徵信號數據(227)基於太陽能發電特徵信號數據，其中所述太陽能發電特徵信號數據確定太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置的所述發電水平；並且確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)的所述飛行路徑(104)的變化。
7.根據權利要求I所述方法，其中所述等效雷達特徵信號數據(227)為多個方位角(304)和仰角(302)的雷達響應圖，其中所述雷達響應來自於所述多個方位角(304)和仰角(302)的發電響應。
8.根據權利要求I所述方法，還包含 反轉所述太陽能發電特徵信號數據的數值(305)以形成所述等效雷達特徵信號數據(227)。
9.根據權利要求I所述方法，其中確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的位置(212)包含 確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的位置(212)，其中所述航空太空飛行器選自飛機、無人駕駛航空器、有人駕駛飛機和太空飛行器中的一種。
10.一種設備，其包含 飛行管理系統(200)，其被配置為確定航空太空飛行器沿著飛行路徑(104)移動時太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的位置(212);使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時太陽能發電系統(106)的發電水平(210)，其中所述威脅管理模塊使用所述等效雷達特徵信號數據(227)來根據太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置確定所述航空太空飛行器的所述發電水平(210)，並且所述等效雷達特徵信號數據(227 )基於太陽能發電特徵信號數據，其中所述太陽能發電特徵信號數據確定太陽(108)相對於所述航空太空飛行器的不同位置的所述發電水平(210);以及確定導致所述太陽能發電系統(106)的期望發電水平(228)的所述飛行路徑(104)的變化。
11.根據權利要求10所述設備，其中所述飛行管理系統(200)被進一步配置為使用所述變化改變所述航空太空飛行器的所述飛行路徑(104);並且其中所述航空太空飛行器選自飛機、無人駕駛航空器、有人駕駛飛機和太空飛行器中的一種。
12.根據權利要求10所述設備，其中在被配置為使用所述威脅管理模塊和所述等效雷達特徵信號數據(227)確定所述航空太空飛行器沿著所述飛行路徑(104)移動時所述太陽能發電系統(106)的所述發電水平(210)的情況下，所述飛行管理系統(200)被配置為當太陽(108)的位置(212)為威脅位置(212)時，使用所述威脅管理模塊確定所述太陽能發電系統(106)的所述發電水平(210)。
13.根據權利要求10所述設備，其中在被配置為確定導致所述太陽能發電系統(106)的期望發電水平(228 )的所述飛行路徑(104)的變化的情況下，所述飛行管理系統(200)被配置為確定導致所述太陽能發電系統(106)的所述期望發電水平(228)並滿足所述航空太空飛行器的任務的若干參數(232)的所述飛行路徑(104)的變化。
14.根據權利要求13所述設備，其中所述若干參數(232)包含觀測區、預定義邊界、目標位置和聞度範圍。
15.根據權利要求10所述設備，其中所述等效雷達特徵信號數據(227)為多個方位角(304)和仰角(302)的雷達響應圖，其中所述雷達響應來自於所述多個方位角(304)和仰角(302)的發電響應。
全文摘要
本發明涉及一種用於管理太陽能收集的方法和設備。確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽相對於航空太空飛行器的位置。使用威脅管理模塊和等效雷達特徵信號數據確定航空太空飛行器沿著飛行路徑移動時太陽能發電系統的發電水平。威脅管理模塊使用等效雷達特徵信號數據來根據太陽相對於航空太空飛行器的不同位置確定航空太空飛行器的發電水平，並且等效雷達特徵信號數據基於太陽能發電特徵信號數據，所述太陽能發電特徵信號數據確定太陽相對於航空太空飛行器的不同位置的發電水平。通過太陽能發電系統確定導致期望發電水平的飛行路徑的變化。
文檔編號G05D1/10GK102880185SQ20121024155
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月12日 優先權日2011年7月13日
發明者M·J·西格爾, K·A·懷斯 申請人:波音公司