基于几何关系的无人机低空飞行冲突探测与解脱策略

摘要：

为保障多旋翼无人机(UAV)在低空空域的飞行安全,提出一种UAV低空飞行冲突探测模型和冲突解脱策略.首先,根据UAV当前的广播式自动相关监视(ADS-B)数据,使用基于交互式多模型容积卡尔曼滤波算法(IMM-CKF)预测下一阶段的航迹,筛选出潜在的冲突对象;其次,根据飞行保护区的特点,构建双机的轴对齐包围盒(AABB);然后,使用三维碰撞检测模型判断双机是否发生冲突,提出同向同角度(SOSA)飞行冲突解脱策略;最后,构造4种常见的冲突场景,利用所提算法检测飞行冲突,分情况采用SOSA组合解脱策略和传统解脱策略(如调高法、调向法、调速法)解脱飞行冲突.结果表明:采用基于AABB包围盒的飞行冲突检测方法可在0.02 s内快速检测冲突,采用SOSA组合解脱策略较传统解脱策略可以将绕飞增加距离减小至小于直飞距离的5％.该冲突探测方法实时性较强,解脱策略操作复杂度较低,且在冲突解脱过程中支付距离花费较小.

关键词：几何关系、无人机(UAV)、低空飞行、冲突探测、解脱策略、同向同角度(SOSA)

所属期刊栏目：33

分类号：X949

资助基金：中央高校基本科研业务费项目3122022103

在线出版日期：2023-08-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：112-120