一种合作式无人机多机防撞的处理方法技术

本发明专利技术属于空中防撞技术领域，公开了一种合作式无人机多机防撞的处理方法，S1，确定本机与每一个威胁飞机的避碰策略；S2，根据威胁飞机S模式地址的大小确定威胁飞机的优先级大小；S3，将威胁飞机按照出现先后时间和优先级的大小形成威胁队列；S4，如果本机针对基本比对飞机和对第二个威胁飞机的指向相同，则继续检查威胁队列中的下一架威胁飞机，当本机针对基本比对飞机和下一架威胁飞机的指向不同时，对本机、基本比对飞机、下一架威胁飞机进行模拟评估，直到处理完威胁队列中所有的威胁飞机；S5，根据所有威胁飞机模拟评估后的结果，得到最终的碰撞策略。对计算资源的依赖小，且具有很好的实时性。有很好的实时性。有很好的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种合作式无人机多机防撞的处理方法


[0001]本专利技术属于空中防撞
，尤其涉及一种合作式无人机多机防撞的处理方法。

技术介绍

[0002]随着通用航空和无人机的快速发展，军民用无人机等小型飞机的数量越来越多，飞行冲突的风险越来越大，迫切的需要一套成熟的防撞体系来解决无人机之间防撞问题。多机冲突解脱技术目前仍是尚未得到完善解决的一个关键性问题。
[0003]目前，大多数的多机防撞采用人工势场、遗传算法、蚁群等的全局优化的处理方式，全局的处理方式能够得到全局的最优解，但耗时较长，且对计算资源的要求高，处理的实时性不够，与现在空域的密度不匹配。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对背景中的问题，提出一种合作式无人机多机防撞的处理方法，采用分散处理的方式，将威胁飞机两两成对进行比较，对整个多机冲突做出预处理，之后对每组比对得出的优化结果做出最后的优化处理，得出最终的防撞策略。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。
[0006]一种合作式无人机多机防撞的处理方法，所述方法包括：
[0007]S1，确定本机与每一个威胁飞机的避碰策略；所述威胁飞机为以本机为中心，在预设范围内的所有飞机；
[0008]S2，根据威胁飞机S模式地址的大小确定威胁飞机的优先级大小；
[0009]S3，将威胁飞机按照出现先后时间和优先级的大小进行排序，形成威胁队列；
[0010]S4，采用威胁队列中的第一架威胁飞机作为基本比对飞机，如果本机针对基本比对飞机和对第二个威胁飞机的指向相同，则继续检查威胁队列中的下一架威胁飞机，当本机针对基本比对飞机和下一架威胁飞机的指向不同时，对本机、基本比对飞机、下一架威胁飞机进行模拟评估，直到处理完威胁队列中所有的威胁飞机；
[0011]S5，根据所有威胁飞机模拟评估后的结果，得到最终的碰撞策略。
[0012]本专利技术技术方案的特点和进一步的改进为：
[0013](1)S1具体为：本机对每一个威胁飞机的避碰策略包括动作的指向和动作的强度；
[0014]S11，计算出本机到达最接近点的时间τ，得到期望的相对垂直速率：ΔV＝H
need
/τ，则本机动作的强度为：V
self
＝V
other
+ΔV，最接近点表示他机驶过时距本机距离最小的位置点；
[0015]其中：H
need
为垂直安全间隔的阈值，V
self
为本机的期望垂直速率，即动作的强度；V
other
为威胁飞机的垂直速度；
[0016]S12，对于一个新的威胁飞机，分别用得到本机的期望垂直速率进行模拟爬升和下降得到爬升的高度间隔和下降的高度间隔，本机动作的指向选择高度间隔大的方向；
[0017]对于已有的威胁飞机，检查是否需要反转指向，如果不需要则继续保持当前的指向，如果需要则改变本机针对该威胁飞机的当前指向。
[0018](2)S12中，对于一个新的威胁飞机，如果选择的指向出现了高度上的交叉，而且另一个方向上的高度间隔满足预设的垂直间隔，则选择另一个方向。
[0019](3)S12中，对于已有的威胁飞机，检查是否需要反转指向，具体为：以本机期望的垂直速度，与当前指向相反的指向得到反转的高度间隔，如果反转的高度间隔大于高度间隔的阈值，则反转本机针对该威胁飞机的指向。
[0020](4)S2中，根据威胁飞机的S模式地址大小确定优先级，S模式地址越小，优先级越高。
[0021](5)S3具体为：按照威胁飞机出现的时间顺序进行排序，出现时间早的排在前，如果多架威胁飞机同时出现，则按照优先级的大小排序，优先级大的排在前。
[0022](6)S4中，当本机针对基本比对飞机和下一架威胁飞机的指向不同时，对本机、基本比对飞机、下一架威胁飞机进行模拟评估，具体为：
[0023]S41，如果本机的优先级最高，则本机分别对基本比对飞机和下一架威胁飞机进行指向反转模拟，得到反转模拟后的高度间隔；
[0024]如果基本比对飞机的反转高度间隔大且反转高度间隔大于高度间隔的阈值，则本机针对基本比对飞机的指向反转；如果下一架威胁飞机的反转高度间隔大且反转高度间隔大于高度间隔的阈值，则本机针对下一架威胁飞机的指向反转；
[0025]如果基本比对飞机和下一架威胁飞机的反转高度间隔都小于高度间隔阈值，则本机进行平飞模拟，得到本机针对基本比对飞机和下一架威胁飞机的平飞间隔，如果平飞间隔都小于平飞间隔阈值，则本机可选择平飞；
[0026]如果平飞间隔也不满足平飞阈值要求，对优先级较高的威胁飞机进行增大垂直速率模拟，得到增大垂直速率的高度间隔，如果高度间隔能够满足高度间隔阈值，则改变本机针对另一架威胁飞机的指向；
[0027]S42，如果本机的优先级介于基本比对飞机和另一架威胁飞机之间，则本机对比自己优先级低的威胁飞机进行指向反转模拟，如果反转的高度间隔大于高度阈值，则本机针对该威胁飞机的指向反转；
[0028]如果高度间隔小于高度阈值，则尝试对两架威胁飞机分别进行平飞模拟，得到两架威胁飞机的平飞间隔，如果平飞间隔都大于平飞间隔阈值，则本机选择平飞；
[0029]如果平飞间隔也不满足阈值要求，则本机针对比自己优先级低的威胁飞机进行增大垂直速率模拟，得到增大垂直速率的高度间隔，如果高度间隔能够满足高度间隔阈值，则改变本机针对该威胁飞机的指向；
[0030]S43，如果本机的优先级最低，则不做任何改变。
[0031](7)平飞模拟具体为：
[0032]首先分别模拟本机针对基本比对飞机以巡航段正常爬升或下降时的加速度从本机当前的垂直速度爬升和下降变速到目标垂直速率0ft/s产生的垂直间隔距离，取其绝对值最小者为MALT1；
[0033]然后分别模拟本机针对另一架威胁飞机以巡航段正常爬升或下降时的加速度从本机当前的垂直速率爬升和下降变速到目标垂直速率0ft/s产生的垂直间隔距离，取其绝
对值最小者为MALT2；
[0034]如果平飞产生的最小垂直间距MALT1、MALT2均大于平飞反转阈值，则可以平飞。
[0035](8)增大垂直速率模拟包括：
[0036]本机对威胁飞机以起飞爬升时的加速度从本机当前的垂直速率增大到当前垂直速率的1.5倍，得到增大垂直速率的高度间隔。
[0037](9)S5具体为：
[0038]按本机当前的指向确定所有的威胁飞机在本机的何处通过，如果所有威胁飞机都从本机上方通过，则本机最终的指向选择为下降；如果所有威胁飞机都从本机的下方通过，则本机最终的指向选择为爬升；如果威胁飞机在本机的上方和下方都有通过，则本机选择平飞。
[0039]本专利技术采用将全局问题分散化的方式，将有威胁的飞机按成对处理的方式进行预处理，之后对每组比对得出的优化结果进行简单优化就可以得到最终的建议。对计算资源的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，所述方法包括：S1，确定本机与每一个威胁飞机的避碰策略；所述威胁飞机为以本机为中心，在预设范围内的所有飞机；S2，根据威胁飞机S模式地址的大小确定威胁飞机的优先级大小；S3，将威胁飞机按照出现先后时间和优先级的大小进行排序，形成威胁队列；S4，采用威胁队列中的第一架威胁飞机作为基本比对飞机，如果本机针对基本比对飞机和对第二个威胁飞机的指向相同，则继续检查威胁队列中的下一架威胁飞机，当本机针对基本比对飞机和下一架威胁飞机的指向不同时，对本机、基本比对飞机、下一架威胁飞机进行模拟评估，直到处理完威胁队列中所有的威胁飞机；S5，根据所有威胁飞机模拟评估后的结果，得到最终的碰撞策略。2.根据权利要求1所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S1具体为：本机对每一个威胁飞机的避碰策略包括动作的指向和动作的强度；S11，计算出本机到达最接近点的时间τ，得到期望的相对垂直速率：ΔV＝H
need
/τ，则本机动作的强度为：V
self
＝V
other
+ΔV，最接近点表示他机驶过时距本机距离最小的位置点；其中：H
need
为垂直安全间隔的阈值，V
self
为本机的期望垂直速率，即动作的强度；V
other
为威胁飞机的垂直速度；S12，对于一个新的威胁飞机，分别用得到本机的期望垂直速率进行模拟爬升和下降得到爬升的高度间隔和下降的高度间隔，本机动作的指向选择高度间隔大的方向；对于已有的威胁飞机，检查是否需要反转指向，如果不需要则继续保持当前的指向，如果需要则改变本机针对该威胁飞机的当前指向。3.根据权利要求2所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S12中，对于一个新的威胁飞机，如果选择的指向出现了高度上的交叉，而且另一个方向上的高度间隔满足预设的垂直间隔，则选择另一个方向。4.根据权利要求2所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S12中，对于已有的威胁飞机，检查是否需要反转指向，具体为：以本机期望的垂直速度，与当前指向相反的指向得到反转的高度间隔，如果反转的高度间隔大于高度间隔的阈值，则反转本机针对该威胁飞机的指向。5.根据权利要求1所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S2中，根据威胁飞机的S模式地址大小确定优先级，S模式地址越小，优先级越高。6.根据权利要求2所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S3具体为：按照威胁飞机出现的时间顺序进行排序，出现时间早的排在前，如果多架威胁飞机同时出现，则按照优先级的大小排序，优先级大的排在前。7.根据权利要求3所述的一种合作式无人机多机防撞的处理方法，其特征在于，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：马雯，魏航科，成曹飞，岳亚洲，梁瑾，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：