The invention discloses a safety envelope model and its construction method for UAV flying in low altitude environment, belonging to the technical field of aircraft safety zone modeling. The construction method includes acquiring the length L, width W, height H of UAV, and the maximum flying speed of UAV in each direction, calculating the maximum flying distance that UAV can reach in each direction within the safety response time_. Accordingly, the safety envelope model E (XA) of UAV is constructed. The safety envelope model constructed by the invention can better reflect the flight performance, response speed and fuselage size of the UAV compared with the conventional safety area model, and the safety area size of the safety envelope model is adjusted by the response time, and can dynamically adapt to the narrow and small airspace limitation of the low altitude complex environment.
【技术实现步骤摘要】
一种用于无人机低空环境飞行的安全包络模型及其构建方法
本专利技术涉及飞行器安全区域建模
,尤其涉及一种用于无人机低空环境飞行的安全区域建模方法。
技术介绍
低空飞行环境中的空域形态复杂,飞行器航线选择自由度大,机动频繁,导致低空飞行冲突发生的可能性大大增加,飞行安全受到极大威胁。目前国内外针对飞行安全的研究主要集中在民航飞机的避撞、冲突探测与解脱方面,研究思路在于最小间隔保持,基本方法是固定航路、空管在场情况下综合各种不确定性因素的风险评估,空域约束简单。在民用航空领域航线是固定的,根据空管间隔标准,通过定义保护区、临近层和间隔层等概念并结合影响飞行安全的不确定性因素,发展出多种安全模型,包括用于评估民航飞机碰撞概率的长方体模型(Reich模型)以及用于民航飞机冲突探测的圆柱体模型。对于无人机的飞行安全研究,国际上多数研究基本采用与民航飞机类似的思路与方法,在对无人机进行冲突探测和碰撞概率计算时,飞行器通常用一个简单长方体或圆柱体安全区域代替,以避免采用实际飞行器形状和尺寸引起的复杂性。然而这类安全区域适合于分析空旷空域和固定航线,当无人机在低空飞行时航线多变,且低空复杂环境可能不足以容纳这类传统的安全区域,从而导致无法基于此类安全区域模型准确地进行冲突探测和碰撞概率计算。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何构建一个用于低空冲突探测和碰撞概率计算的无人机安全区域包络模型,在反映无人机自身的飞行性能与响应速度的同时,避免过高的模型复杂度。为了解决这一技术问题,本专利技术提供了用于无人机低空环境飞行的安全包络模型及其构建方法,所述的构建方法包括如 ...
【技术保护点】
1.一种用于无人机低空环境飞行的安全包络模型的构建方法,其特征在于:所述的构建方法包括如下步骤:S0:采集无人机的长度L,宽度W,高度H,以及无人机在各个方向的最大飞行速度,具体包括:最大前飞速度Vf,最大后飞速度Vb,最大垂向爬升速度Va,最大垂向下降速度Vd,最大侧向移动速度Vl;S1:设定无人机安全响应时间τ;S2:计算无人机在步骤S1所给定安全响应时间τ范围内,各个方向所能到达的最大飞行距离;具体包括:最大前飞距离a=Vf*τ,最大后飞距离b=Vb*τ,最大爬升距离c=Va*τ,最大下降距离d=Vd*τ,以及最大左右侧向移动距离e=f=Vl*τ;S3:根据步骤S2中所给定无人机各个方向所能达到的最大飞行距离,构建无人机安全包络模型E(XA),其中,
【技术特征摘要】
2017.12.29 CN 20171146869411.一种用于无人机低空环境飞行的安全包络模型的构建方法,其特征在于:所述的构建方法包括如下步骤:S0:采集无人机的长度L,宽度W,高度H,以及无人机在各个方向的最大飞行速度,具体包括:最大前飞速度Vf,最大后飞速度Vb,最大垂向爬升速度Va,最大垂向下降速度Vd,最大侧向移动速度Vl;S1:设定无人机安全响应时间τ;S2:计算无人机在步骤S1所给定安全响应时间τ范围内,各个方向所能到达的最大飞行距离;具体包括:最大前飞距离a=Vf*τ,最大后飞距离b=Vb*τ,最大爬升距离c=Va*τ,最大下降距离d=Vd*τ,以及最大左右侧向移动距离e=f=Vl*τ;S3:根据步骤S2中所给定无人机各个方向所能达到的最大飞行距离,构建无人机安全包络模型E(XA),其中,其中,代表m行n列的矩阵空间,XA=[xAyAzA]是无人机中心在惯性坐标系Oxyz中的空间位置,i=1,2,3,4为对角矩阵:2.根据权利要求1所述的一种用于无人机低空环境飞行的安全包络模型的构建方法,...
【专利技术属性】
技术研发人员:向锦武,罗漳平,李道春,申童,
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
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