复杂空域多飞行器自主避险方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种复杂空域多飞行器自主避险方法及装置，所述避险方法，包括：根据各飞行器的当前位置信息与当前运动信息，预测飞行器执行不同机动策略时，各飞行器之后预设时间内的飞行过程；根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件；所述风险事件用于表征飞行器与其他飞行器发生碰撞或冲突的事件；根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器执行不同机动策略时的风险进行评估；若针对其中任意之一飞行器，根据评估的结果，确定了唯一的风险最小的机动策略，则以该风险最小的机动策略作为该飞行器的当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行：本发明专利技术使得飞行器可以自主进行避险。 1

Complex airspace multi vehicle autonomous avoidance method and device

The invention provides an independent risk avoidance method and device for complex airspace multi aircraft. The risk avoidance method includes: according to the current position information of each aircraft and the current motion information, the flight process in the predetermined time after each aircraft is predicted when the aircraft carries out different Maneuver Strategies; according to the predicted flight process. A risk event that may occur during the period; the risk event is used to characterize the collision or conflict between the aircraft and other aircraft; the risk events are rated according to the priority of the risk events and the priority of the aircraft, and the risk of the different Maneuver Strategies of the aircraft is evaluated; and if any of the aircraft is aimed at any of the aircraft. According to the results of the assessment, the only maneuver strategy with the smallest risk is determined, and the maneuver strategy of the minimum risk is used as the current maneuver strategy of the aircraft so that the aircraft can control the flight with the current maneuvering strategy: the invention enables the aircraft to go on its own. One

【技术实现步骤摘要】
复杂空域多飞行器自主避险方法及装置
本专利技术涉及低空飞行领域，尤其涉及一种复杂空域多飞行器自主避险方法及装置。
技术介绍
航空，指飞行器在地球大气层(空气空间)中的飞行(航行)活动，以及与此相关的科研教育、工业制造、公共运输、专业作业、航空运动、国防军事、政府管理等众多领域。低空空域，可以理解为1000米以下的飞行区域。相关技术中，低空飞行器可以在低空空域进行飞行。低空飞行器可以根据预先设计好的飞行参数与飞行轨迹进行飞行。然而，当低空飞行器的数量不止一个时，低空飞行器之间会发生碰撞或者冲突等危险情况，低空飞行器无法自主针对这种情况进行避险。
技术实现思路
本专利技术提供一种复杂空域多飞行器自主避险方法及装置，以解决无法自主进行避险的问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种复杂空域多飞行器自主避险方法，包括：根据各飞行器的当前位置信息与当前运动信息，预测飞行器执行不同机动策略时，各飞行器之后预设时间内的飞行过程；根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件；所述风险事件用于表征飞行器与其他飞行器发生碰撞或冲突的事件；根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器在执行不同机动策略时的风险进行评估；若针对其中任意之一飞行器，根据评估的结果，确定了唯一的风险最小的机动策略，则以该风险最小的机动策略作为当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行。可选的，所述根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件，包括：根据所述飞行过程，对于其中每两架飞行器，计算所述两架飞行器在所述预设时间内最接近时的最小距离；根据所述最小距离与所述两架飞行器的当前距离，确定所述两架飞行器发生的风险事件。可选的，所述根据所述最小距离与所述两架飞行器的当前距离，确定所述两架飞行器发生的风险事件，包括：若所述当前距离小于飞行器的探测距离，且所述最小距离小于冲突风险距离，则：确定所述两架飞行器发生了冲突的风险事件；若所述当前距离小于飞行器的探测距离，且所述最小距离小于碰撞风险距离，则：确定所述两架飞行器发生了碰撞的风险事件。可选的，所述各飞行器的优先级排序满足以下：第一飞行器组中的飞行器的优先级高于第二飞行器组中的飞行器；其中，所述第一飞行器组中的飞行器与终点的距离小于参考距离，所述第二飞行器组中的飞行器与终点的距离大于所述参考距离；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内具有威胁物，则：对应的威胁物冲突程度越高，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，则：飞行器的延误程度越高，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，且飞行器的延误程度相同，则：飞行器的飞行时间越长，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，飞行器的延误程度相同，且飞行时间也相同，则：根据航程确定的剩余飞行时间越长，飞行器的优先级越高。可选的，所述根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器执行不同机动策略时的风险进行评估，包括：利用以下公式对飞行器xi的所能采取的机动策略集合Ui中的单个机动策略的风险进行评估：其中：飞行器xj为与飞行器xi发生风险事件的飞行器；为优先级高于飞行器xi，且与飞行器xi发生风险事件的飞行器的集合；表示飞行安全收益函数，其值为对飞行器xi的单个机动策略的风险进行评估所使用的安全收益值；W是冲突风险权重函数，其中：其中：Rnm为飞行器xi的冲突风险距离；Rc为飞行器xi的碰撞风险距离；dmin(i，j)表示飞行器xj与飞行器xi在所述预设时间内最接近时的最小距离；α表示一风险系数，其中：其中，β表示一权重参数，且0≤β≤1；dkmin(i，j)表示飞行器xi当前位置与一第一最接近点之间的距离，所述第一最接近点为飞行器xi与飞行器xj最接近时飞行器xi的位置。可选的，所述的方法，还包括：若针对其中任意之一飞行器，确定了不止一个风险最小的机动策略，则对各风险最小的机动策略的飞行效率进行评估，选择其中效率最高的机动策略作为该飞行器的当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行。可选的，所述对各风险最小的机动策略的飞行效率进行评估，包括：利用以下公式对飞行器xi的单个机动策略的效率进行评估：其中：表示飞行效率收益函数，其值为对飞行器xi的单个机动策略的效率进行评估所使用的效率收益值；表示飞行器xi的当前位置；表示飞行器xi的执行机动策略后的位置；表示飞行器xi的终点位置；表示飞行器xi自位置执行机动策略后继续飞行，飞行到达位置的时间；表示原飞行计划中飞行器xi自位置飞行到达位置的时间；表示飞行器xi的执行机动策略后的飞行速度。可选的，所述风险事件为根据对应飞行器的保护区域确定，所述保护区域包括碰撞的风险事件对应的碰撞风险区域与冲突的风险事件对应的冲突风险区域，所述冲突风险区域处于所述碰撞风险区域外。可选的，所述保护区域通过以下公式表征：其中：RNM表示冲突风险距离；γ为空域复杂度系数；ω为影响因子；aA为飞行器的加速率；aT为飞行器的转弯速率；vc为飞行器的飞行速度；Ts为时间步长。根据本专利技术的第二方面，提供了一种低空飞行器的仿真演示方法，包括：生成飞行场景；根据第一方面及其可选方案提供的复杂空域多飞行器自主避险方法确定所述飞行场景中的飞行器在各时刻的当前机动策略，并仿真得到对应的各航路轨迹；根据所述各航路轨迹输出显示所述飞行场景下各飞行器的飞行过程。根据本专利技术的第三方面，提供了一种复杂空域多飞行器自主避险装置，包括：预测模块，用于根据各飞行器的当前位置信息与当前运动信息，预测飞行器执行不同机动策略时，各飞行器之后预设时间内的飞行过程；事件模块，用于根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件；所述风险事件用于表征飞行器与其他飞行器发生碰撞或冲突的事件；第一评估模块，用于根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器执行不同机动策略时的风险进行评估；第一当前机动策略模块，若针对其中任意之一飞行器，根据评估的结果，确定了唯一的风险最小的机动策略，则以该风险最小的机动策略作为该飞行器的当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行。本专利技术提供的复杂空域多飞行器自主避险方法及装置，通过根据各飞行器的当前位置信息与当前运动信息，预测飞行器执行不同机动策略时，各飞行器之后预设时间内的飞行过程；以及根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件，实现了风险情况的预测，本专利技术还通过根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器在执行不同机动策略时的风险进行评估；以及若针对其中任意之一飞行器，根据评估的结果，确定了唯一的风险最小的机动策略，则以该风险最小的机动策略作为当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行，实现了依据所预测的风险情况确定机动策略，从而使得飞行器可以在未发生风险情况时自主进行避险。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一复杂空域多飞行器自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂空域多飞行器自主避险方法，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种复杂空域多飞行器自主避险方法，其特征在于，包括：根据各飞行器的当前位置信息与当前运动信息，预测飞行器执行不同机动策略时，各飞行器之后预设时间内的飞行过程；根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件；所述风险事件用于表征飞行器与其他飞行器发生碰撞或冲突的事件；根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器执行不同机动策略时的风险进行评估；若针对其中任意之一飞行器，根据评估的结果，确定了唯一的风险最小的机动策略，则以该风险最小的机动策略作为该飞行器的当前机动策略，以使得该飞行器以所述当前机动策略控制飞行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所预测的飞行过程，得到期间内可能发生的风险事件，包括：根据所述飞行过程，对于其中每两架飞行器，计算所述两架飞行器在所述预设时间内最接近时的最小距离；根据所述最小距离与所述两架飞行器的当前距离，确定所述两架飞行器发生的风险事件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最小距离与所述两架飞行器的当前距离，确定所述两架飞行器发生的风险事件，包括：若所述当前距离小于飞行器的探测距离，且所述最小距离小于冲突风险距离，则：确定所述两架飞行器发生了冲突的风险事件；若所述当前距离小于飞行器的探测距离，且所述最小距离小于碰撞风险距离，则：确定所述两架飞行器发生了碰撞的风险事件。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各飞行器的优先级排序满足以下：第一飞行器组中的飞行器的优先级高于第二飞行器组中的飞行器；其中，所述第一飞行器组中的飞行器与终点的距离小于参考距离，所述第二飞行器组中的飞行器与终点的距离大于所述参考距离；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内具有威胁物，则：对应的威胁物冲突程度越高，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，则：飞行器的延误程度越高，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，且飞行器的延误程度相同，则：飞行器的飞行时间越长，飞行器的优先级越高；对于同一飞行器组中的飞行器，若其探测区域内不具有威胁物，飞行器的延误程度相同，且飞行时间也相同，则：根据航程确定的剩余飞行时间越长，飞行器的优先级越高。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风险事件与各飞行器的优先级排序，对飞行器执行不同机动策略时的风险进行评估，包括：利用以下公式对飞行器xi的所能采取的机动策略集合Ui中的单个机动策略的风险进行评估：其中：飞行器xj为与飞行器xi发生风险事件的飞行器；为优先级高于飞行器xi，且与飞行器xi发生风险事件的飞行器的集合；表示飞行安全收...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹先彬，杜文博，吴天航，李宇萌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11