[发明专利]无人机失控或失去动力故障状态坠地伤人风险评估方法

权利要求书

1.一种无人机失控或失去动力故障状态坠地伤人风险评估方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)建立无人机失控或失去动力故障状态下的坠地航迹预测模型；

2)设定无人机失控或失去动力故障状态下的边界条件；

3)将步骤2)确定的无人机失控或失去动力故障状态下的边界条件代入步骤1)建立的无人机失控或失去动力故障状态下的坠地航迹预测模型中，计算出无人机坠地点的位置坐标，并分析坠地点处的误差分布；

4)将步骤2)确定的无人机失控或失去动力故障状态下的边界条件代入步骤1)建立的无人机失控或失去动力故障状态下的坠地航迹预测模型中，计算出无人机坠地速度和坠地动能；

5)根据步骤4)获得的无人机坠地动能，结合地面遮蔽物保护系数和人员伤亡的能量阈值，计算出地面人员伤亡率，并以此为量化指标，评估无人机在步骤3)中获得的无人机坠地点处的风险；

在步骤1)中，所述的无人机失控或失去动力故障状态下的坠地航迹预测模型为：

式中：m为无人机质量，单位为kg；g为重力加速度，单位为m/s²；x、y、h分别为纵向、侧向和高度方向的位移，单位为m；t为无人机坠落时间，单位为s；D_x、D_y、D_h分别为纵向、侧向和高度方向的空气阻力，单位为N；

将空气阻力用无人机迎风面积和空气阻力系数展开，式(1)可表示成式(2)：

式中：c_D为空气阻力系数；ρ_A为空气密度，单位为kg/m³；A_x、A_y、A_h分别为纵向、侧向和高度方向的迎风面积，单位为m²；

在步骤2)中，所述的无人机失控或失去动力故障状态下的边界条件如式(3)所示：

式中：x,y,h,v分别为失效初始纵向位置、侧向位置、高度位置和失效初始速度；x₀,y₀,h₀,v₀分别为失效初始预测点纵向坐标、侧向坐标、高度坐标和失效初始速度的预测值；ε_x,ε_y,ε_h,ε_v分别为纵向坐标误差、侧向坐标误差、高度坐标误差和速度误差；

在步骤4)中，所述的无人机坠地速度根据式(10)计算：

式中，v_0x和v_0y分别为失效初始速度的预测值v₀在无人机航迹预测坐标系中纵向和侧向的速度分量；ε_vx和ε_vy分别为速度误差ε_v在无人机航迹预测坐标系中纵向和侧向的速度误差分量；

无人机坠地动能根据式(11)计算：

式中，E为无人机坠地动能，单位为J。