一种大型无人机冲突检测与避让决策装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大型无人机冲突检测与避让决策装置及使用方法，所述大型无人机冲突检测与避让决策装置包括：数据获取模块、本机参数配置模块、冲突检测与避让模块和显示模块；所述数据获取模块获取本机信息、目标航空器信息；所述本机参数配置模块用于配置该大型无人机的本机性能约束、感知避让安全间隔阈值及告警阈值参数；所述冲突检测与避让模块判断目标航空器是否已经入侵、对目标航空器是否有入侵趋势进行预判，进行矫正型、警告型、安全间隔入侵三类告警，为所述大型无人机在水平速度、航向、垂直速度和垂直高度提供决策建议。根据本发明专利技术的方案，计算量小，考虑到无人机本机机动能力，决策具有实用性，与现有管制运行机制相适应。

【技术实现步骤摘要】
一种大型无人机冲突检测与避让决策装置及使用方法
本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及一种大型无人机冲突检测与避让决策装置及使用方法。
技术介绍
在大型无人机进入国家空域与有人机融合管制运行的情况下，需要由无人机感知避让系统辅助大型无人机。冲突检测与避让决策是无人机感知避让系统的核心功能。无人机冲突检测与避让决策需要实现两个方面的能力，一是保持间隔，使无人机与其它航空器之间持续处于一个相对安全的距离状态；二是恢复间隔，当无人机与其它航空器之间的距离已经小于相对安全的距离状态时，使其恢复到安全距离状态。现有技术中已有一些无人机冲突解脱策略，主要有以下三类解决方式：第一类解决方式，基于实际中难以确定或无法满足的相对理想、宽泛的条件和假设，例如，不限定航空器的机动能力；需要较大范围的空中态势信息；需要进行超出目前有人机航空器现状和航空器空中通信能力的分布式协同；不考虑算法的复杂程度和实现成本等，这些方法更适用于冲突解脱理论规律的研究；第二类解决方式，动态调整信息获取及计算成本非常高，且难以实现本机化决策处理，基于相对静态的全局信息，且这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述大型无人机冲突检测与避让决策装置包括数据获取模块、本机参数配置模块、冲突检测与避让模块和显示模块；/n所述数据获取模块获取本机信息、目标航空器信息；所述本机信息包括该大型无人机的位置速度信息和该大型无人机的性能约束信息，所述位置速度信息包括该大型无人机所处的经度、纬度、高度、地速、地面航迹角和垂直速度；该大型无人机的性能约束信息包括该大型无人机的最大转弯率、最小和/或最大水平速率、最大水平加速度、最小垂直速率和最大垂直加速度；所述目标航空器指待检测的航空器，所述目标航空器信息包括该目标航空器的位置速度信息，包括所述目标航空器所处的经度、...

【技术特征摘要】
1.一种大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述大型无人机冲突检测与避让决策装置包括数据获取模块、本机参数配置模块、冲突检测与避让模块和显示模块；
所述数据获取模块获取本机信息、目标航空器信息；所述本机信息包括该大型无人机的位置速度信息和该大型无人机的性能约束信息，所述位置速度信息包括该大型无人机所处的经度、纬度、高度、地速、地面航迹角和垂直速度；该大型无人机的性能约束信息包括该大型无人机的最大转弯率、最小和/或最大水平速率、最大水平加速度、最小垂直速率和最大垂直加速度；所述目标航空器指待检测的航空器，所述目标航空器信息包括该目标航空器的位置速度信息，包括所述目标航空器所处的经度、纬度、高度、地速、地面航迹角和垂直速度；
所述本机参数配置模块用于配置该大型无人机的本机性能约束、安全间隔阈值参数及告警阈值参数；安全间隔是以大型无人机为中心定义的，以预设水平方向和垂直方向的距离、时间为基准的，标识目标航空器与无人机之间的一个冲突危险区域的范围；所述安全间隔阈值参数包括该大型无人机与目标航空器在水平方向的时间和/或距离阈值、以及垂直方向的时间和/或距离阈值，用于度量该大型无人机与目标航空器之间是否存在冲突危险；告警阈值是在不同告警级别下，触发进行相应级别的告警的阈值；所述告警阈值参数包括若干以时间度量的、用于表达与冲突危险区域边界距离的时间阈值；
所述冲突检测与避让模块包括安全间隔入侵检测模块、多级告警模块及间隔保持与避让决策模块；
所述安全间隔入侵检测模块根据获取的本机信息、目标航空器信息，通过计算，判断目标航空器是否已经入侵、对目标航空器是否有入侵趋势进行预判；
所述多级告警模块用于获取所述安全间隔入侵检测模块的计算结果，进行矫正型、警告型、安全间隔入侵三类告警；
所述间隔保持与避让决策模块基于所述数据获取模块获取的数据，为所述大型无人机在水平速度、航向、垂直速度和垂直高度提供决策建议；
所述显示模块用于接收并显示告警信息、决策建议。


2.如权利要求1所述的大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述本机信息还包括该大型无人机的未来一段时长T内的飞行意图信息；所述入侵航空器信息还包括该入侵航空器的未来一段时长T内的飞行意图信息。


3.如权利要求1所述的大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述安全间隔入侵检测模块包括安全间隔入侵判断子模块和安全间隔入侵预判子模块。


4.如权利要求3所述的大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述安全间隔入侵判断子模块获取本机信息、目标航空器信息，在以本机为原点的三维欧式相对坐标系中，计算本机与目标航空器的水平相对位置矢量s＝so-si，其中，so为目标航空器的水平位置，si为本机的水平位置；垂直相对位置变量sz＝soz-siz，其中，soz为目标航空器的垂直位置，siz为本机的垂直位置；水平相对速度矢量v＝vo-vi，其中，vo为目标航空器的水平速度，vi为本机的水平速度，垂直相对速度变量vz＝voz-viz，其中，voz为目标航空器的垂直速度，viz为本机的垂直速度；根据由本机参数配置模块配置的DMOD、TAUMOD、ZTHR和TCOA四个门限值限定的冲突危险区域，判断该大型无人机与目标航空器是否发生安全间隔入侵事件；其中，DMOD为水平方向距离间隔阈值，TAUMOD为水平方向时间间隔阈值，ZTHR为垂直方向距离间隔阈值，TCOA为垂直方向时间间隔阈值。


5.如权利要求4所述的大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述安全间隔入侵预判子模块以所述大型无人机与所述目标航空器的水平相对位置矢量s、垂直相对位置变量sz、水平相对速度矢量v、垂直相对速度变量vz和预设探测时间间隔区间[B，T]为输入，预计该目标航空器穿入冲突危险区域时间tin、穿出冲突危险区域时间tout，返回时间区间[tin,tout]；判断目标航空器未来是否进入该大型无人机的冲突危险区域，其中，B表示探测开始时间，T表示预先配置的需探测时间范围。


6.如权利要求5所述的大型无人机冲突检测与避让决策装置，其特征在于，所述安全间隔入侵预判子模块以所述大型无人机与所述目标航空器的水平相对位置矢量s、垂直相对位置变量sz、水平相对速度矢量v、垂直相对速度变量vz和预设探测时间间隔区间[B，T]为输入，预计该目标航空器穿入冲突危险区域时间tin、穿出冲突危险区域时间tout，返回时间区间[tin,tout]；判断目标航空器未来是否进入该大型无人机的冲突危险区域，包括：
以大型无人机与所述目标航空器当前水平相对位置矢量s、垂直相对位置变量sz、水平相对速度矢量v、垂直相对速度变量vz和预设探测时间间隔区间[B，T]为输入参数；调用垂直方向穿入、穿出冲突危险区预判逻辑单元，获取垂直方向冲突预判时间范围[t1,t2]；
若t1>t2，说明垂直方向在[B,T]时间内不会发生安全间隔入侵，因而判断不会发生安全间隔入侵事件，返回时间区间[tin,tout]的值为[T,B...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家隆，沈威力，卢咏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十五研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11