本發(fā)明涉及低空空域管理領(lǐng)域，具體涉及一種基于航向錐的無人機(jī)碰撞概率計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、近些年隨著國家對于低空空域的逐步開放，各行各業(yè)對于低空空域的使用逐漸頻繁，而無人機(jī)以價(jià)格低、便攜性強(qiáng)、可獲取度高等特點(diǎn)成為低空空域主要運(yùn)行的航空器，在物流、航拍、偵察、檢測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著近年來無人機(jī)逐漸融入國家空域系統(tǒng)，無人機(jī)即將成為低空空域運(yùn)行的主體。然而隨著無人機(jī)運(yùn)行規(guī)模的擴(kuò)大，無人機(jī)運(yùn)行安全成為阻礙行業(yè)發(fā)展的主要因素。

2、無人機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)評估是依據(jù)無人機(jī)的航向、巡航速度等性能特點(diǎn)，考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素，判斷個(gè)體無人機(jī)與其他航空器之間發(fā)生碰撞的概率。

3、碰撞概率問題源于無人機(jī)航向的隨機(jī)性，對于航向集合的統(tǒng)計(jì)其元素量極大無法使用遍歷方法統(tǒng)計(jì)，需要考慮航向的幾何構(gòu)型進(jìn)行等效替代。在現(xiàn)有的技術(shù)多基于無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型和三維航跡進(jìn)行碰撞判斷，計(jì)算復(fù)雜，耗時(shí)較多，且無法很好地量化碰撞風(fēng)險(xiǎn)，在低空空域日益繁忙的背景下，傳統(tǒng)的判斷方式難以滿足現(xiàn)實(shí)發(fā)展的需求。

4、因此，本文在傳統(tǒng)碰撞區(qū)模型的基礎(chǔ)上作出改進(jìn)，提出了一種基于航向錐的碰撞概率計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對目前對無人機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算方法的需求，提出了一種基于航向錐的碰撞概率計(jì)算方法。

2、本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

3、步驟一：設(shè)置無人機(jī)最小外接球作為無人機(jī)碰撞區(qū)。

4、步驟二：研究兩架無人機(jī)碰撞過程時(shí)，依據(jù)兩架無人機(jī)各自的無人機(jī)碰撞區(qū)半徑，形成組合球體碰撞區(qū)并賦予其中的主無人機(jī)；

5、步驟三：將兩架無人機(jī)的航向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得到相對運(yùn)動(dòng)航向，將相對航向賦予另一架入侵無人機(jī)；

6、步驟四：設(shè)置碰撞規(guī)則。當(dāng)相對航向穿過組合球體碰撞區(qū)時(shí)就判定為發(fā)生碰撞，利用碰撞航向錐對無人機(jī)碰撞概率進(jìn)行計(jì)算；

7、步驟五：依據(jù)安全水平標(biāo)定無人機(jī)間隔。

8、本發(fā)明提出的碰撞航向錐概念，將元素量極大無法使用遍歷方法統(tǒng)計(jì)的航向集合合理地使用表面積幾何構(gòu)型進(jìn)行等效替代，實(shí)現(xiàn)兩架無人機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的量化與評估。與傳統(tǒng)碰撞概率計(jì)算方法相比計(jì)算更加簡便且時(shí)效性更強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于航向錐的無人機(jī)碰撞概率計(jì)算方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于航向錐的碰撞概率計(jì)算方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于航向錐的碰撞概率計(jì)算方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于航向錐的碰撞概率計(jì)算方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于航向錐的無人機(jī)碰撞概率計(jì)算方法，具體包括：使用數(shù)學(xué)模型對無人機(jī)碰撞區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將無人機(jī)的最小外接球作為無人機(jī)碰撞區(qū)；將碰撞區(qū)合并成組合球體碰撞區(qū)，賦予被入侵無人機(jī)；基于隨機(jī)航向的碰撞規(guī)則設(shè)定，將兩架無人機(jī)的航向合成為入侵無人機(jī)的航向向量；使用碰撞航向錐的概念表示出在三維空間內(nèi)所有會(huì)發(fā)生碰撞的相對航向集合，將碰撞概率轉(zhuǎn)化為航向錐內(nèi)入侵無人機(jī)航向球球冠面積與航向球表面積的比值用于度量無人機(jī)碰撞概率；通過安全水平計(jì)算無人機(jī)安全間隔，對安全間隔進(jìn)行標(biāo)定。本發(fā)明為無人機(jī)沖突概率計(jì)算提供一種方法，該方法使用碰撞航向錐識(shí)別存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)的航向集合，實(shí)現(xiàn)兩架無人機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的量化與評估。

技術(shù)研發(fā)人員：衛(wèi)晉軍,紀(jì)曉輝,周龍,楊逸晨,安夏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京智慧航空研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19