环境照度与颜色对比对小型民用无人机视距的影响研究

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由于小型民用无人机故障和误操作,特别是在视线距离(视距)外的操作,严重危害人身安全和社会安全。针对私人无人机引发事故的增多,多国航空局规定操作员要在视距范围内操作无人机,但规定的具体性和普适性存在不足。而关于地面观察者对小型无人机目视检测的现有研究较少,属于起始阶段,对环境因素的考虑较少。鉴于此,本文以光照和颜色两大主要影响视觉的外界环境因素为研究对象,探究其对无人机视距的影响。基于此,提出民用无人机操作管理建议以减少无人机事故。首先,在以环境照度为因素的试验中,确定了7个照度水平,使用UAV Forecast选择适宜的试验日期。招募21名被试参与视觉感知试验,采用相关性分析、t检验和Logistic回归对数据进行处理,得出各个照度水平下的视距阈值;估计环境照度与Mavic air视距的函数关系,并对中国民航局规定的视距合理性进行分析。结果表明:随着环境照度的不断增加,被试对无人机的视距呈现先增后减的趋势,存在最佳的照度范围(18000 lx左右)使无人机视距最大;极低照度下被试对无人机的视觉感知变化更显著;中国民航局规定的500 m视距对晴天飞行的Mavic air及轴距更小的无人机是偏大的。然后,以无人机颜色为因素对无人机视距的影响进行探究。确定了6种颜色,采用颜色贴纸对无人机进行“变色”处理。结合预试验收集的少量数据以及被试的意见和感受,得出结果并进行分析。结果表明:远处的无人机颜色无显著差别,都是近黑色,无人机颜色对无人机视距无显著影响。最后,以飞行背景为因素研究无人机与背景颜色对比对视距的影响。进行了5组试验,分4次进行,使用UAV Forecast确定干扰因素相同的试验时刻。同样的21名被试参与了试验,通过数据分析得出各组试验无人机的视距;对飞行背景颜色进行了量化,估计了飞行背景RGB值与Mavic air视距的关系。结果表明:无人机飞行背景颜色越暗,即RGB值越小,无人机视距越小;操作者可以根据拟合方程估计无人机在不同飞行背景和环境照度的视距范围;轴距≤21.3 cm的无人机视距远远小于500 m;本文的研究成果还为操作者和民航局提出了一些操作和管理建议。本文有图41幅,表18个,参考文献100篇。
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