[发明专利]一种大型无人机冲突检测与避让决策装置及使用方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及无人机领域，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。

背景技术

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，且这些方法实际上更适用于相对长期的冲突解脱，而非短期动态间隔保持与避让；第三类解决方式，未考虑与现有管制运行机制的兼容性问题，例如，不是基于安全间隔概念框架，不利于标准化实施；以无人机作为完全决策主体独立、动态推算避让航路点或直接生成新的全任务路径等，这些算法难以直接适用于目前的实际运行，不适应目前以人员作为主要决策主体、以计划作为管理依据的空中交通管制运行方式。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了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及使用方法，用以解决现有无人机冲突解脱策略不适用于大型无人机融合管制运行实际工作，难以实现在现有管制机制环境下为融合飞行的大型无人机驾驶员和管制员提供告警及避让决策指导的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种基于大型无人机冲突检测与避让决策装置，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；