融合空域大型固定翼无人机冲突风险预测与解脱

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaohushixi
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随着科学技术的高速发展,无人机逐步向数字化、信息化、智能化方向发展,大型无人驾驶航空器必将进入高速发展时期。目前无人机仅仅局限在隔离空域中运行,已经无法满足其运行发展的需求,而无人机进入融合空域成为无人机发展的重要趋势。因此,要求无人机具备各种规划和避让能力。但由于无人机系统指挥和数据控制链路延迟性,进入融合空域势必会对有人机安全运行产生影响,所以,研究无人机与有人机之间的冲突风险预测与冲突解脱显得尤为重要。以速度障碍法原理为基础,利用速度障碍法具有实时性、且应用与动态障碍物两者之间相对速度即可判断冲突的特点,构造无人机和有人机之间的冲突风险预测模型和冲突解脱模型。将无人机和有人机作为模型的研究对象,通过无人机和有人机的速度因素、位置元素,构建模型所需坐标系。并在传统速度障碍模型基础上,对膨化圆进行处理,考虑无人机和有人机之间的安全范围,构建二维平面冲突风险预测模型并改进,分析和总结在二维平面情况下的冲突预测条件。明确无人机和有人机之间的优先级,有人机在模型中具有绝对优势,应用改航法和改速法,令无人机和有人机存在潜在冲突前提下,使得无人机和有人机之间的冲突得到解决,实现冲突解脱的目的,同时,优化了无人机解脱方向,并计算出无人机完成冲突解脱开始恢复原来速度和航向所要用的时间。在二维平面冲突风险预测模型和冲突解脱模型的基础上,构建三维立体冲突模型,并对立体模型的冲突风险预测条件进行总结,为判断冲突对象提供方法。考虑到三维立体模型的复杂性,从有人机的角度,划分冲突区域为左方区域和右方区域,并应用改航法和改速法实现两者之间冲突解脱的目的,并计算无人机实现冲突解脱所用时间;在MATLAB2017实验环境下编程,对二维平面和三维立体冲突模型,分别进行仿真实验,验证了模型的可行性。通过对融合空域内无人机与有人机之间的冲突风险预测与解脱的研究,旨在为了无人机在未来进入融合空域提供方法和理论支持。
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