高空系留风筝碰撞风险预测与规避策略研究
DOI:
作者:
作者单位:

1.重庆交通大学;2.重庆交通大学 航空学院;3.贵州新安航空机械有限公司;4.重庆渝安智能悬架有限公司;5.国家能源集团新疆开都河流域水电开发有限公司

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TK89;V328

基金项目:

国家自然科学基金(52372331);重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX1301);重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202400757);结冰与防除冰重点实验室(IADL20230108)


Collision Risk Prediction and Avoidance Strategy for High-Altitude Tethered Kites
Author:
Affiliation:

1.School of Aviation,Chongqing Jiaotong University;2.Guizhou Xin'3.'4.an Aviation Machinery Company Limited;5.Chongqing Yu'6.an Intelligent Suspension Company Limited;7.National Energy Group Xinjiang Kaidu River Basin Hydropower Development Company Limited

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    针对高空系留风筝发电系统阵列化运行中的碰撞风险问题,开展了基于轨迹动力学的碰撞风险预测与规避策略研究,构建了基于球坐标系的系留风筝动力学模型,提出了融合最小包络椭球体与系留绳分段离散化的双层碰撞检测算法,建立了轨迹 碰撞耦合检测框架。通过MATLAB仿真验证,模型轨迹预测误差小于4.7%;分析表明,初始间距≤75 m时碰撞频繁,间距≥150 m时接近零碰撞;俯仰角差Δβ≥12°时可完全避免牵引阶段碰撞,并将回收阶段碰撞比率从97.72%降低至46.74%。研究提出了基于俯仰角主动调控的碰撞规避预策略,确定了由间距与俯仰角共同定义的动态安全区间。

    Abstract:

    To address the collision risks in the array operation of high-altitude tethered kite power generation systems, this paper conducts a study on collision risk prediction and avoidance strategies based on trajectory dynamics. A dynamic model of the tethered kite is established in a spherical coordinate system, and a dual-layer collision detection algorithm integrating minimum bounding ellipsoids and tether segmentation discretization is proposed, thereby forming a trajectory-collision coupled detection framework. MATLAB simulation results show that the trajectory prediction error of the model is less than 4.7%. Analysis indicates that collisions occur frequently when the initial spacing is ≤75 m and become nearly zero when the spacing is ≥150 m. A pitch angle difference Δβ ≥12° can completely avoid collisions during the traction phase and reduce the collision probability in the recovery phase from 97.72% to 46.74%. An active pitch angle control-based collision avoidance strategy is proposed, and a dynamic safety interval jointly defined by spacing and pitch angle is identified.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

邵垒,黑搏,屈佳豪,等. 高空系留风筝碰撞风险预测与规避策略研究[J]. 科学技术与工程, , ():

复制
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2026-01-27
  • 最后修改日期:2026-04-18
  • 录用日期:2026-05-10
  • 在线发布日期:
  • 出版日期:
×
2026年会通知 | “技术经济学驱动智能经济生态构建与治理变革”——中国技术经济学会第三十三届学术年会(2026)会议通知暨征文启事(第一轮)
亟待确认版面费归属稿件,敬请作者关注