低空空域无人机运行安全保障技术研究综述

低空空域飞行活动日趋频繁,无人机类型多样且性能差异较大,飞行过程中易与建筑物或其他航空器发生飞行冲突。为实现低空空域的规范化、安全化、精细化和智慧化管控,需不断提升保障无人机运行安全的技术手段,例如冲突风险探测、安全风险评估等。文章从无人机的轨迹预测与意图识别、低空空域飞行冲突探测、低空空域风险评估及预警告警等3方面进行了研究。首先,总结了在无人机轨迹预测和意图识别方面的研究成果和面临的问题挑战;其次,基于低空空域冲突探测形式,分析不同探测方法的优缺点;随后,围绕低空空域风险评估及预警告警技术,分析当前研究需要解决的核心问题;最后,对无人机冲突探测和风险评估技术等方面进行了展望。

数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定

低空飞行空间范围小、目标速度慢、环境要素杂,传统的经纬度表征方式无法满足智联环境下的低空精细管理要求,为此本文研究了数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定问题。首先,从“点-线-面”视角构建了多维度低空空域结构要素量化表征规则,提出了低空空域多层级栅格量化表征方法;然后,通过判定不同空域栅格的“点-线-面”位置关系,提出了基于栅格交集矩阵的低空空域拓扑关系度量方法;最后,综合考虑低空无人机碰撞指数、低空栅格利用指数等优化目标,以及节点与栅格匹配约束、空间位置约束、无人机与无人机/障碍物安全约束等限制条件,建立了面向多维性能的低空空域栅格粒度最优标定模型。针对城市低空典型飞行任务场景对所提方法的有效性及优化效果进行了验证分析。实验结果表明,针对任意设定的低空空域和无人机飞行任务,在可接受的无人机碰撞指数和栅格利用指数下,所提方法可对数字低空栅格粒度进行最优配置,从根源上有效确保低空飞行活动的安全和高效。研究成果对于支撑数字低空空域精细化管理和异质飞行器融合运行具有一定的理论价值和应用意义。

发展低空经济背景下城市低空空域优化策略

低空空域资源紧缺,特别是城市低空空域资源紧缺多年来一直困扰着低空产业,成为低空产业发展的重要限制因素。国家空管委、民航局长期以来一直致力于缓解低空空域限制,但可用空域资源不足的现象依然存在。2023年12月,中共中央、国务院将低空经济列为战略性新兴产业,对低空空域资源的供给提出了新的要求。因此,城市能否在国家一系列政策的支持下优化低空空域,将成为低空经济能否高质量发展的决定性因素。

无人机测绘技术在低空空域经济与新兴产业中的应用

随着新兴产业的发展和低空空域经济的兴起,无人机测绘技术的应用越来越广泛,为探讨无人机测绘技术在这些领域上的应用及其潜在影响,通过文献综述和案例分析方法,研究了无人机测绘技术在农业、林业、城市规划等领域的具体应用。研究结果表明:无人机测绘技术凭借其高精度和高效率的地理数据采集能力,已成为各领域决策制定的重要支持工具。特别是在智慧城市建设和精准农业中,无人机测绘技术展现了巨大的应用潜力。

ADS-B技术在低空空域安全中应用的现状与展望

随着我国经济水平的不断提高以及社会生活的进步与发展,国家的通用航空的产业也一步一步走向崛起,低空空域逐步实现了开放。与此同时,低空空域的开放也进一步促进了航空产业的发展,一些新兴的低空飞行器被投入使用。低空飞行器数量的增加使得低空飞行的安全事故频发。为了应对低空空域安全等问题,应建立健全的低空空域飞行监视系统。本文首先对低空空域安全现状进行了分析从而引入ADS-B技术,介绍ADS-B的基本内容,接着对ADS-B系统功能模块进行了详细介绍,再阐述ADS-B技术在低空空域安全中的应用和趋势,探讨该技术的存在的问题及可能的解决方法。最后结合文章内容对ADS-B技术未来在低空空域安全方面的发展和前景进行了总结。

基于“情景构建-知识整合”的低空空域管理跨学科自主知识体系构建逻辑研究

低空空域管理学科具有明显的跨学科特性,论文从基于怎样的逻辑构建中国特色低空空域管理跨学科自主知识体系以及在构建过程中有哪些关键点来探讨。通过分析低空空域管理跨学科自主知识体系的研究理论与实践应用过程,提出基于“情景构建-知识整合”的管制员低空空域管理跨学科自主知识体系构建逻辑,结论是其构建过程包括三个关键点,分别是情景构建、知识整合和融合传播。论文结合对知识传播载体的探索,分析跨学科知识元素的差异与融合,对中国特色低空空域管理跨学科自主知识体系构建提出展望。

低空空域管理改革背景下江西省低空经济发展路径和举措研究

近年来,我国提出大力发展通用航空产业,以推动经济结构优化升级,低空空域管理改革作为关键环节,备受关注。江西省,凭借其丰富的地理资源和航空工业基础,具备发展低空经济的独特优势。。因此,本研究旨在探究低空空域管理改革背景下,江西省低空经济的发展路径和策略,为江西省乃至全国的低空经济发展提供理论支持和实践参考,促进区域经济的可持续增长。

“北斗”卫星导航系统在低空空域监管系统中的应用

从GPS和"北斗"两套卫星导航系统入手,建立了低空空域监管系统,分为GPS定位、"北斗"卫星通信、低空空域飞行器机载设备、地面控制中心四大模块。随着新一代"北斗"卫星导航系统的组网和完善,可以完全摆脱GPS,只利用"北斗"系统来实现低空空域的导航与检测,建立一个产权自主、功能完善、管理便捷的监管系统,在解决高空交通拥堵难题的同时创造巨大的社会经济效益。

低空空域安全告警航图可视化研究进展

低空空域安全告警是低空空域管理的重要研究内容,低空告警航图的可视化研究可以用于低空航空器的空中避障、飞行预警等方面。综述了近年来低空空域安全告警航图可视化的研究进展,首先探讨了低空空域航空器的飞行安全现状,然后从高分辨率多源数据获取、地面信息调查、低空航图绘制、地形可视化模型构建、低空航空器安全告警5个方面介绍了低空空域安全告警航图可视化的研究进展,阐述了应用于低空空域安全告警航图可视化方面的相关技术,并对低空空域告警航图可视化的发展趋势进行了展望,对研究者开展相关领域的研究具有一定的参考和指导意义。

低空空域飞行冲突风险研究

为了确定低空空域内航空器飞行的安全间隔和风险概率,基于国际民航组织标准和我国民航局规定,根据航空器动力学原理,采用看见避让(see and avoid)原则,在飞行规则、能见度要求、反应时间、航空器速度以及盘旋坡度角或航空器爬升角度等约束条件下,建立了同高度对头飞行冲突和交叉飞行冲突的冲突避让轨迹数学模型,并根据HCR(human cognitive reliability)理论建立了飞行员反应失效概率模型.数值分析结果表明,低空空域航空器同高度对头相遇存在一定的违反安全间隔的风险概率,而同高度交叉相遇飞行的航空器能安全解脱冲突.

低空空域通用航空飞机机载导航监视终端设计

针对通用航空飞机低空雷达监视存在盲区及广播自动相关监视(ADS-B)设备成本高的问题,提出以"北斗"卫星导航系统和移动公共网络通信相结合的低空空域通用航空飞机导航监视系统。系统利用"北斗"/GPS双模导航接收机获取载体位置等信息,通过移动公共网络通信系统和"北斗"卫星导航系统相互补充的通信机制可靠地将机载信息发送至地面指挥中心,并能够接收地面指挥中心的指令。考虑到"北斗"卫星导航系统通信资源的问题,系统设计了在移动公共网络通信处于盲区时导航位置等信息存储功能。系统具有成本低、与其他机载设备无电气交联等特点。相关成果对我国在低空空域通用航空飞机导航监视终端的研究具有一定的参考价值。

利用一次雷达实现低空空域的安全监视

介绍了一种低成本的低空空域雷达监视实验系统,并提出了一种基于雷达平面位置指示(PPI,Plane Position Indicator)图像的目标检测与跟踪算法,其中杂波抑制和目标状态估计是两项关键技术.经过背景差分的雷达PPI图像,仍然含有大量的背景边缘杂波,该算法利用其空域特性进行杂波抑制,并采用交互式多模型(IMM,Interactive Multiple Models)方法对目标的匀速、加速、减速、转弯等机动运动进行跟踪.详细分析了仿真数据的跟踪效果,并将整套算法应用于两组实测PPI图像,实验结果说明其有效性.

基于三维可视化空中走廊体系的城市低空空域航图绘制研究

针对低空空域开放出现的飞行安全问题,结合我国低空空域监、管、控的实际需求,提出了基于三维可视化空中走廊体系的城市低空空域航图绘制方法。综合应用遥感、导航、地理信息系统开展了低空航图的绘制研究。首先,在城市实验区域对Worldview-3影像进行RPC正射校正,GCP影像配准、主成分变换融合等预处理。然后,使用多尺度分割、阈值隶属度分类结合目视解译的方法对地面障碍物轮廓的地理信息进行二维信息提取,通过SketchUP和CityEngine软件对地面障碍物进行可视化建模,将遥感影像与低空可视化障碍物模型进行精确匹配。最后,通过航图绘制精度评测和产品发布,完成城市区域低空三维可视化专题航图的绘制。实验结果表明,该航图具有较好的可视化效果,有助于辅助低空航道管理人员以更真实的视角进行低空走廊的航线规划,对确保我国低空安全产业的可持续性发展具有积极意义。

低空空域综合管理系统软件架构研究

针对传统的低空空域管理的开展方式暴露出的许多缺陷,讨论了如何利用计算机信息化技术提高低空空域管理的工作效率,减少通用航空运行中低空空域飞行活动单位与各空管单位的协调负担,整合各种空管资源,降低通航飞行成本。基于J2EE体系结构,提出了集成Struts和Hibernate框架的低空空域综合管理系统架构模型,对系统功能模块划分和具体的业务流程进行了分析与实现。结果表明,所提出的系统架构模型对提高系统的开发效率、提升系统的性能和质量有一定的作用。

我国低空空域改革和通用航空事业发展有关问题的思考

我国通用航空的需求与日俱增,国家和公众对低空空域的需求与可供使用的低空空域资源不足的矛盾日益突出,低空空域改革已势在必行。低空空域改革应在确保国家空防安全的前提下,更好地开发利用空域这一重要的资源。改革一是调整各类空域范围,划设低空空域;二是改进航空服务保障体系;三是加强法规、人才建设,三个方面同时入手推动低空空域逐步开放,为通用航空事业发展扫清障碍。

低空空域飞行冲突避让算法

为了预防航空器在低空空域飞行中发生相撞,根据空中交通管理规则的飞行间隔规定,采用速度矢量三角分析法,分析了避免冲突的基本条件,确定了航空器B与航空器A的速度矢量关系,提出了调整速度和改变航向两种解决方法,推导出速度和航向改变量的计算公式。通过系统演算和DRS-98型雷达管制模拟机的验证表明,在任何情况下都能够使用改航法避让飞行冲突,航空器之间的距离和航向差越大,航向的改变量就越小;当航空器之间的距离大于6倍的飞行间隔时,应当使用调速法避让飞行冲突,这样航空器可以继续保持原定的飞行航线。

基于四旋翼飞行器的低空空域智能搜救系统设计

传统四旋翼控制系统采用人工遥控控制,在搜救过程中牵扯人员精力太大并且实施飞行条件较高。现旨在缩短救援时间、提高操作便捷性,对四旋翼飞行器的各项性能做出了改进。整个系统采用人工控制模式与自动搜救模式相结合的方式对飞行器进行控制,同时也扩大了四旋翼飞行器在搜救过程中的使用范围。人工控制部分基于STC12C5A60S2单片机进行设计,结合指纹识别传感器、角度传感器、nRF24L01无线传输模块、QQ飞控、摄像头、12864液晶屏等元器件可完成身份认证、手势采集、无线传输、飞行姿态调整、高度调整及回传地理位置检测、环境视频监控信息等功能。自动控制部分基于STC12C5A60S2单片机,结合GPS模块、指纹识别传感器、nRF24L01模块、超声波模块、红外感应模块、QQ飞控、摄像头等。系统最终实现了低空空域自动避障,自动搜人等功能。

我国低空空域管理法规体系建构论

我国低空空域管理法规的建设虽有一定成绩,但存在基本法缺失、规范间存在冲突、某些制度有漏洞等不足之处。该体系的建构应向层次分明、行之有效、中国特色、现代化的目标努力;体系架构应具有纵向贯通、横向联合之特征;应坚持法定程序和内容科学相结合、安全与效益兼得、改革现状与长远发展兼顾、立足国情接轨国际的建构原则。当前应着重于航空法、空域使用管理法、通用航空管理条例、通用机场建设标准等法律规范的创建,以满足通用航空发展的迫切需求。

我国低空空域管理制度变迁的动因及模式研究

我国的低空空域长期实行的是以军队为主导的严格的空域管理制度,低空空域封闭,条块分割严重,极大地影响了我国通用航空产业的发展。随着经济发展,社会需求的增加,这种管理制度也在逐步发生变革。我国低空空域管理制度的变迁按时间先后可以概括为需求诱致型和中间扩散型两种模式,均有各自的特点。

基于抛物方程的低空空域监测雷达城市环境地杂波强度分布建模

地杂波强度是影响雷达低空空域监测性能的重要因素之一。尤其在城市环境下,高层建筑和大气结构将使雷达信号传播及地表电磁散射特性产生复杂变化。提出一种基于抛物方程(PE)的城市环境地杂波强度分布建模方法,能够为低空空域监测雷达系统性能预估、站址选择和杂波特性分析提供理论基础。首先,通过宽角PE模型,预测城市高层建筑及大气结构引起的雷达信号反射、绕射、折射和多径效应;其次,将宽角PE模型扩展到三维空间,结合雷达方程,实现各杂波单元的强度计算;最后,利用仿真结果分析了不同建筑外形和高层建筑群对雷达信号传播和地杂波强度的影响。