一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法技术

本发明专利技术公开了一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，包括：获取旋翼飞行汽车的降落轨迹，基于降落轨迹设置冲突区间；确定冲突点；获取旋翼飞行汽车的速度、距冲突点的距离和地面车辆的速度、距冲突点的距离；基于旋翼飞行汽车的速度和距冲突点的冲突区间得到冲突时间区间，基于地面车辆的速度和距冲突点的距离得到地面车辆到达冲突的时间，基于冲突时间区间和地面车辆到达冲突的时间得到冲突概率；获取地面车辆的驾驶员的反应时间；基于反应时间和冲突概率构建碰撞概率模型；基于建碰撞概率模型得到碰撞概率；基于碰撞概率进行车辆运行状态决策。本发明专利技术有助于识别和评估潜在的飞行汽车与地面交通的碰撞风险。的飞行汽车与地面交通的碰撞风险。的飞行汽车与地面交通的碰撞风险。

【技术实现步骤摘要】
一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法


[0001]本专利技术涉及通用航空安全驾驶及碰撞风险评估
，特别涉及一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法。

技术介绍

[0002]近年来随着城市空中交通(urban air mobility，UAM)概念的兴起，该行业近两年迎来井喷式发展，用于解决城市交通拥堵问题、仅具有空中飞行功能的电动垂直起降飞行器(electric vertical takeoff and landing,eVTOL)亦称为旋翼飞行汽车也随之产生。
[0003]现阶段针对旋翼飞行汽车的起降依然提供专门的起降场地，且旋翼飞行汽车起降场地设计大多参考传统直升机机场。随着未来城市空中交通不断发展，航空器和汽车的特点将会进一步实现交互与融合。类似为传统飞行器提供专门的起降场地也有可能不再是旋翼飞行汽车唯一的起降方式，实现旋翼飞行汽车在公路或者城市道路的起降，将汽车与飞行器有机结合，使其功能在两类载运工具中更好的切换，不再是单一的“飞机”或汽车。
[0004]根据这一情况，当旋翼飞行汽车降落至道路上时，结合当前道路的地面交通情况，存在旋翼飞行汽车与地面车辆的冲突危险，进而有发生碰撞的潜在可能。当前有不少对地面车辆与车辆之间以及航空器与航空器之间碰撞概率的研究，但对旋翼飞行汽车在下降近地阶段与地面车辆的碰撞研究相对较少，基于此现状，本专利技术提出一种旋翼旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，分析了地面交通量、车速以及驾驶员反应时间对旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞概率的影响，进而通过碰撞概率可以进行车辆运行状态决策，为旋翼飞行汽车降落道路安全性及其适航审定认证提供理论依据。

技术实现思路

[0005]基于对未来旋翼飞行汽车降落至城市道路情况,本专利技术为计算旋翼飞行汽车降落至近地阶段与地面车辆的碰撞概率提供一种计算方法，利用交通冲突技术，研究旋翼飞行汽车降落近地阶段与地面车辆之间的碰撞事故机理，以此为基础采用贝叶斯全概率公式建立两者之间的碰撞概率模型，根据旋翼飞行汽车近地速度以及车辆到达的相关分布，结合蒙特卡洛方法进行仿真，并探讨车流量、车速以及驾驶员反应时对碰撞概率的影响，进而通过碰撞概率可以进行车辆运行状态决策，本专利技术为旋翼飞行汽车降落道路安全性及其适航审定认证提供理论依据。
[0006]本专利技术提供的一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，包括：
[0007]获取旋翼飞行汽车的降落轨迹，基于所述降落轨迹设置冲突区间；
[0008]确定冲突点；获取所述旋翼飞行汽车的速度、距冲突点的距离和地面车辆的速度、距冲突点的距离；
[0009]基于所述旋翼飞行汽车的速度和距冲突点的冲突区间得到冲突时间区间，基于所述地面车辆的速度和距冲突点的距离得到地面车辆到达冲突的时间，基于所述冲突时间区间和所述地面车辆到达冲突的时间得到冲突概率；
[0010]获取所述地面车辆的驾驶员的反应时间；
[0011]基于所述反应时间和所述冲突概率构建碰撞概率模型；
[0012]基于所述建碰撞概率模型得到碰撞概率；
[0013]基于所述碰撞概率进行车辆运行状态决策。
[0014]可选地，所述冲突区间为碰撞危险高度与碰撞临近危险高度之差，
[0015]其中，所述碰撞危险高度大于所述碰撞临近危险高度。
[0016]可选地，基于所述冲突时间区间和所述地面车辆到达冲突的时间得到冲突概率，其中，当所述地面车辆到达冲突的时间落在所述冲突时间区间，冲突概率的计算公式为：
[0017]t
c
＝D
c
/V
c
[0018]当时，
[0019]式中，表示碰撞临近危险高度，表示碰撞危险高度，V
f
表示旋翼飞行汽车降落近地速度，表示碰撞临近危险高度对应的降落时间，表示碰撞危险高度对应的降落时间，V
c
表示地面车辆的速度，D
c
表示地面汽车距离冲突点的距离，t
c
表示地面车辆到达冲突的时间，P
cf
表示冲突概率。
[0020]可选地，基于所述反应时间和所述冲突概率构建碰撞概率模型的过程包括：
[0021]获取地面车辆驾驶员的反应时间；
[0022]基于所述反应时间得到地面车辆驾驶员的制动减速时间；
[0023]基于所述反应时间预测碰撞概率；
[0024]其中，当所述反应时间大于所述地面车辆到达冲突的时间时，所述旋翼飞行汽车和所述地面车辆发生碰撞，得到第一碰撞概率，所述第一碰撞概率为：
[0025][0026]式中，P
cls1
表示第一碰撞概率，t
r
表示所述反应时间；
[0027]当所述地面车辆到达冲突的时间大于所述反应时间和所述制动减速时间之和时，所述旋翼飞行汽车和所述地面车辆不发生碰撞；
[0028]当所述地面车辆到达冲突的时间小于所述反应时间和所述制动减速时间之和且所述地面车辆到达冲突的时间大于零时，所述旋翼飞行汽车和所述地面车辆发生碰撞，得到第二碰撞概率。
[0029]可选地，所述第二碰撞概率的计算过程包括：
[0030][0031][0032]当时，所述旋翼飞行汽车和所述地面车辆不发生碰撞；
[0033]当时，所述旋翼飞行汽车和所述地面车辆发生碰撞，基于所述冲突概率得到第二碰撞概率：
[0034][0035]式中，表示地面车辆驾驶员在采取制动后但到达冲突点时的速度，t
b
表示地面车辆的制动时间，P
cls3
表示第二碰撞概率。
[0036]可选地，基于所述建碰撞概率模型得到碰撞预测结果的过程包括：
[0037]基于贝叶斯全概率公式对所述碰撞概率模型进行展开得到展开式；
[0038]基于蒙特卡洛法对所述展开式进行求解得到碰撞概率；
[0039]基于所述碰撞概率得到碰撞预测结果。
[0040]可选地，基于贝叶斯全概率公式对所述冲突概率的计算模型进行展开的过程包括：
[0041][0042]式中，λ(t
c
)表示地面车辆到达的车头时距概率密度函数，表示旋翼飞行汽车降落近地速度的概率密度函数，ψ(t
c
|V
f
)表示当旋翼飞行汽车的近地速度为V
f
时的地面车辆的车头时距概率分布函数，a，b分别表示旋翼飞行汽车降落近地速度的下上限值。
[0043]本专利技术具有如下技术效果：
[0044]本专利技术在飞行汽车与地面车辆碰撞这一研究领域具有独特性和先进性，对于地空交界的碰撞研究具有一定的突破之处。
[0045]本专利技术有助于识别和评估潜在的飞行汽车与地面交通的碰撞风险。
[0046]本专利技术可以为相关法规和规范的制定提供科学依据，作为未来飞行汽车适航审定认证的基础，确保飞行汽车与地面车辆之间的交通安全和协调。
附图说明
[0047]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，其特征在于，包括：获取旋翼飞行汽车的降落轨迹，基于所述降落轨迹设置冲突区间；确定冲突点；获取所述旋翼飞行汽车的速度、距冲突点的距离和地面车辆的速度、距冲突点的距离；基于所述旋翼飞行汽车的速度和距冲突点的冲突区间得到冲突时间区间，基于所述地面车辆的速度和距冲突点的距离得到地面车辆到达冲突的时间，基于所述冲突时间区间和所述地面车辆到达冲突的时间得到冲突概率；获取所述地面车辆的驾驶员的反应时间；基于所述反应时间和所述冲突概率构建碰撞概率模型；基于所述建碰撞概率模型得到碰撞概率；基于所述碰撞概率进行车辆运行状态决策。2.根据权利要求1所述的旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，其特征在于，所述冲突区间为碰撞危险高度与碰撞临近危险高度之差，其中，所述碰撞危险高度大于所述碰撞临近危险高度。3.根据权利要求2所述的旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，其特征在于，基于所述冲突时间区间和所述地面车辆到达冲突的时间得到冲突概率，其中，当所述地面车辆到达冲突的时间落在所述冲突时间区间，冲突概率的计算公式为：t
c
＝D
c
/V
c
当时，式中，表示碰撞临近危险高度，表示碰撞危险高度，V
f
表示旋翼飞行汽车降落近地速度，表示碰撞临近危险高度对应的降落时间，表示碰撞危险高度对应的降落时间，V
c
表示地面车辆的速度，D
c
表示地面汽车距离冲突点的距离，t
c
表示地面车辆到达冲突的时间，P
cf
表示冲突概率。4.根据权利要求3所述的旋翼飞行汽车与地面车辆碰撞预测方法，其特征在于，基于所述反应时间和所述冲突概率构建碰撞概率模型的过程包括：获取地面车辆驾驶员的反应时间；基于所述反应时间得到地面车辆驾驶员的制动减速时间；基于所述反应时间预测碰撞概率；其中，当所述反应时...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳慧斌，张世卿，李玮玲，张洪，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：