Modelado, Control de Altitud y Planificación de Trayectorias de un Globo Meteorológico Sujeto a Perturbaciones por Viento
Autores: Cândido, Bruno; Rodrigues, Catarina; Moutinho, Alexandra; Azinheira, José Raul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado, Control de Altitud y Planificación de Trayectorias de un Globo Meteorológico Sujeto a Perturbaciones por Viento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Balones meteorológicos
Datos atmosféricos
Control de altitud
Planificación de trayectoria
Controlador en cascada P-D
Planificador de trayectoria basado en el viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los globos meteorológicos son una herramienta popular para obtener datos atmosféricos. Una de las mayores ventajas de utilizar este tipo de vehículo para la investigación científica es su bajo costo, ya que están compuestos únicamente por un sobre inflado, un paracaídas y una sonda. Sin embargo, su vuelo depende de las condiciones atmosféricas y su ciclo de vida es corto. Así, el control de altitud para globos meteorológicos, junto con la planificación de trayectorias, es un área de gran interés, ya que permitiría mitigar las desventajas mientras se mantienen los beneficios. Este artículo presenta un marco novedoso, eficiente, ligero y rentable para el control de globos meteorológicos y la planificación de rutas. La solución propuesta integra un controlador en cascada P-D para el control de altitud, adaptado específicamente a la dinámica y las restricciones de actuación de los globos meteorológicos, con un planificador de trayectorias basado en el viento construido sobre el algoritmo A*. Según el conocimiento de los autores, este planificador es el primero en incorporar restricciones de viento en una búsqueda basada en cuadrículas adaptada para la navegación de globos meteorológicos. Al comandar la liberación de lastre para el ascenso y la ventilación de helio para el descenso, la solución de control desarrollada demuestra ser eficiente y robusta en simulación, guiando al globo para alcanzar objetivos definidos mientras viaja a través de puntos de paso predeterminados. Sin embargo, muestra limitaciones para mantener el globo sobre un área fija.
Descripción
Los globos meteorológicos son una herramienta popular para obtener datos atmosféricos. Una de las mayores ventajas de utilizar este tipo de vehículo para la investigación científica es su bajo costo, ya que están compuestos únicamente por un sobre inflado, un paracaídas y una sonda. Sin embargo, su vuelo depende de las condiciones atmosféricas y su ciclo de vida es corto. Así, el control de altitud para globos meteorológicos, junto con la planificación de trayectorias, es un área de gran interés, ya que permitiría mitigar las desventajas mientras se mantienen los beneficios. Este artículo presenta un marco novedoso, eficiente, ligero y rentable para el control de globos meteorológicos y la planificación de rutas. La solución propuesta integra un controlador en cascada P-D para el control de altitud, adaptado específicamente a la dinámica y las restricciones de actuación de los globos meteorológicos, con un planificador de trayectorias basado en el viento construido sobre el algoritmo A*. Según el conocimiento de los autores, este planificador es el primero en incorporar restricciones de viento en una búsqueda basada en cuadrículas adaptada para la navegación de globos meteorológicos. Al comandar la liberación de lastre para el ascenso y la ventilación de helio para el descenso, la solución de control desarrollada demuestra ser eficiente y robusta en simulación, guiando al globo para alcanzar objetivos definidos mientras viaja a través de puntos de paso predeterminados. Sin embargo, muestra limitaciones para mantener el globo sobre un área fija.