冲突探测与解脱机制下城市物流无人机自由飞行间隔研究

聚焦自由飞行场景,为确保城市物流无人机运行安全,需要为无人机配备安全间隔。借鉴气体模型和位置误差概率模型,提出考虑冲突探测与解脱机制的无人机自由飞行间隔综合评估模型。首先应用气体模型评估无人机冲突发生频率;接着综合考虑空中交通特性、冲突探测与解脱机制、航线结构、空中交通服务能力,计算冲突发生时碰撞概率,得到总体碰撞概率。最后,对标安全目标水平,计算城市物流无人机自由飞行所需间隔。应用该模型,针对某运行空间无人机自由飞行场景,制定所需间隔。研究结果为城市物流无人机间隔标准制定提供可行方法,同时可用于指导冲突探测与解脱机制,降低突破间隔后碰撞概率。

全状态约束下柔性关节自由飞行空间机器人有限时间指令滤波鲁棒跟踪控制

针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带有滤波误差补偿的指令滤波反步法控制框架下,结合障碍Lyapunov函数和有限时间理论,设计了一种指令滤波有限时间全状态约束控制方法,将系统状态始终限定在约束区间内的同时,保证系统的有限时间收敛性能。此外,采用H∞控制理论抑制外部扰动的影响。通过Lyapunov稳定性定理证明了系统所有状态变量能够在有限时间内收敛至原点的任意小邻域内。仿真验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。

基于蚁群算法的自由飞行空间机器人路径规划

本文采用蚁群算法实现了自由飞行空间机器人的避障路径规划 .蚁群算法是基于群体的一种仿生算法 ,为求解复杂的组合优化方法问题提供了一种新思路 .本文对蚁群算法进行了适当的修改 ,使之适用于自由飞行空间机器人的路径规划 ,然后用计算机进行了仿真 。

自由飞行中冲突解脱的线性规划法

为了避免可能的冲突 ,任何两架飞行器之间的距离不能小于给定的安全距离 ,采用线性规划的方法研究了同一空间中自由飞行的几架飞机之间的冲突解脱问题。提出了两种不同的解脱方案 :第一 ,只允许速度变化 ;第二 ,只允许航向角变化。考虑到旅客在旅途中的舒适程度 ,选取的目标函数要使上述改变量最小。针对两种方案分别列出了线性限制公式 ,从而找出最优的解脱办法 ,实例验证了该方法的可行性。

自由飞行空间机器人研究综述

本文对自由飞行空间机器人的研究进行了介绍 .首先 ,论述了自由飞行空间机器人的概念、用途和运动特性 .其次 ,分别从基本理论、地面实验平台和空间实验系统三个方面阐述了自由飞行空间机器人的研究现状 .最后 ,给出了结论和展望 .

低空自由飞行短期冲突探测算法

针对低空自由飞行航线自主的特点,提出了一种概率型的短期冲突探测算法。算法考虑导航误差、控制误差及风扰动引起的飞行器位置预测误差,建立了合理的误差模型,以计算短期内飞行器之间的瞬时冲突概率;采用坐标变换以及扩展冲突区域,提出了三维空间内机动飞行情况下,计算冲突概率的近似解析算法。通过与Paielli和Erzberger(P&E)提出的近似算法及Monte Carlo仿真算法的比较,表明本文算法提高了计算冲突概率的准确性,且计算复杂性远远低于Monte Carlo算法,满足低空自由飞行的实时性要求,可实现复杂环境下的冲突探测。

基于布朗运动的自由飞行下碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤的有效方式,为保证飞行安全,对自由飞行下的碰撞风险进行研究。首先,假设自由飞行下飞机的定位误差服从正态分布,在平面直角坐标系内,建立2架飞机水平投影面和垂直投影面的随机运动学模型;其次,当2架飞机在2个投影面上的相对运动距离同时小于最小安全间隔时认为碰撞发生,据此建立飞行碰撞风险模型,并利用欧拉(Euler)方法求解;最后,通过Matlab对一算例进行计算,得出碰撞风险概率。将计算结果与实际安全目标等级对比,验证该模型的合理性。

自由飞行段弹道估计方法

主要研究空间预警系统利用星载红外传感器的视线测量估计弹道导弹自由飞行段弹道的问题。针对目标运动的弱可观测性 ,提出了位置与速度依次滤波的改进Gauss -Newton方法 ,解决了自由段弹道的最大似然估计问题 ,利用MonteCarlo仿真实验验证了估计方法的有效性 ,并对估计误差进行了分析。

自由飞行航空数据网关键技术及展望

为实现自由飞行目的,研究了通过自由飞行航空数据网(free flight aeronautical data network,FFADN),采取多跳形式提供对空中和地面节点数据连通的通信方式。依托航空电信网(ATN),概述了FFADN的基本概念、应用背景、主要特点,介绍了FFADN研究现状,分析了FFADN关键技术,对FFADN的发展进行了展望,提出了民用FFADN网络模型,为未来ATN多层次网络的发展与应用提供了一定借鉴。

自由飞行空间机器人基座位姿调整的模糊PD控制

由于自由飞行空间机器人处于微重力的环境,因此其在目标获取的过程中必然会出现因机械臂运动和环境影响而导致基座的复杂运动。本文设计了自由飞行空间机器人位姿调整的模糊PD算法,根据接收到的实时位置信息,空间机器人可以自主地调整基座的姿态和位置来校正位姿误差,保证目标的稳定捕获。利用开发的实验平台与传统的on/off式控制器进行了实验对比,验证了此方法在稳定性、控制精度和燃料消耗上都有较好的表现。

双臂自由飞行空间机器人捕捉目标实验研究

本文主要介绍了在地面上模拟的空间微重力环境下双臂自由飞行空间机器人捕捉目标的实验。首先介绍了双臂自由飞行空间机器人地面实验平台 ,该实验平台由机器人模型、视觉系统、无线通讯系统、网络系统、操作台、运动规划系统、气浮系统七个子模块构成。其次简单介绍了双臂自由飞行空间机器人捕捉目标策略 ,最后介绍了基于该实验平台的几种实验。

采用遗传算法的多机自由飞行冲突解脱策略

为了解决自由飞行时飞机间的冲突解脱问题,提出了一种能够快速准确解算最优航路的算法.遗传算法具有简单通用、鲁棒性强等特点,应用遗传算法通过改变飞行航向和飞行速度2种方式解决了两机及多机间自由飞行冲突解脱问题,同时还探讨了多机相对飞行时冲突解脱的有效飞行机制.仿真结果表明,无论是改变飞行航向还是改变飞行速度,算法均能够较快地得出最优冲突解脱路线,同时当多机在一点处存在冲突时,采用改变航向的解脱方式具有更好的适用性.

基于模糊随机微分方程的自由飞行下碰撞风险研究

自由飞行是解决空中交通拥挤的一种有效方式,所以对自由飞行环境下碰撞风险进行研究尤为重要。考虑通信导航与监视(CNS)系统性能、人为因素和防撞系统性能对飞行碰撞的影响,利用随机微分方程方法建立自由飞行下碰撞风险模型。引入以上3种随机因素过程强度的模糊集,最后建立微分方程的Runge-Kutta快速解法。算例结果表明,碰撞概率的值随最小安全距离的增大而减小,验证了模型的可行性。

自由飞行下基于事件树的碰撞风险评估模型

为了保障自由飞行下的飞行安全,需要评估自由飞行下飞机的碰撞风险。考虑到飞机碰撞事故的发生是飞机发生冲突事件、机载防撞系统告警失败事件和飞行员干预失败事件相互作用的结果,建立飞机发生碰撞的事件树模型。由于不同事件对碰撞影响的机理不同,采用不同方法进行分析和建模。首先,运用随机微分方程法分析通信导航监视性能对冲突概率的影响;其次,运用集对分析法分析机载防撞系统可靠性对碰撞风险的影响;最后,运用贝叶斯网络分析飞行员可靠性对碰撞风险的影响。给出算例验证了模型的可行性。

基于K-近邻的自由飞行冲突探测研究

在三维空间中,针对自由飞行条件下航空器间的冲突探测问题,提出一种基于K-近邻的冲突探测方法.利用K-近邻方法建立距离矩阵,在此基础上通过冲突判定规则,对存在冲突的航空器进行探测.本文方法能够同时探测多架航空器间的冲突,并且计算复杂度仅为O(n),相比于传统方法提高了计算效率.当空域内有航空器发生位置变化时,只需局部修改距离矩阵即可重新探测冲突.此外,本文还给出K值的自适应计算方法,避免了不必要的距离探测.通过对空域内若干架航空器进行仿真实验,表明本文方法能够快速、准确地探测出存在冲突的航空器,有效减轻管制员的工作负荷.

用于自由飞行冲突探测的Delaunay方法

简要介绍了 Delaunay方法 ,这是广泛用于计算流体力学中的非结构网格生成方法之一。为便于实际应用 ,本文将自由飞行条件进行了合理的简化 ,然后详细论述了 Delaunay方法用于冲突探测的数据处理过程。该方法能同时探测多架飞机之间发生的冲突和潜在冲突 ,减少不必要的距离探测 ,从而减少了计算量。最后通过对空域内的若干架飞机的飞行进行仿真模拟 ,证明了该方法进行冲突探测的有效性。

自由飞行下改进的Event碰撞风险计算模型

为确保航空器在自由飞行空域中安全飞行,需要建立自由飞行下的碰撞风险计算模型,评估其碰撞风险。借鉴非自由飞行下的Event碰撞风险评估模型构想,根据自由飞行的特点,将碰撞模版由长方体改为球体。在自由飞行环境下,碰撞风险由航空器航向关系及航空器间距共同确定,并考虑通信、导航、监视(CNS)技术因素对航空器定位误差的影响;分析航向解脱和高度解脱2种冲突解脱方式,建立碰撞风险模型;利用Matlab对模型进行求解,最后依据碰撞风险计算结果确定最小安全间距。算例结果表明,目标安全水平(TSL)为1.5×10^(-8)(次/飞行小时)时,航空器间最小安全间距为10 096 m,与实际相符。

自由飞行式雷达诱饵分析

文中首先推导了自由飞行式有源雷达诱饵的干扰方程,通过对该方程的分析得出了自由飞行式诱饵的有效干扰区,然后结合功率准则给出了诱饵研制和使用中应该注意的一些问题。

自由飞行环境下碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。提出了自由飞行环境下影响飞机定位误差的主要因素;以概率论为工具,建立了自由飞行环境下的碰撞风险评估模型;分别量化评估了各个主要因素对自由飞行环境下碰撞风险的实际影响度。得到的评估结果表明,碰撞风险模型能有效地对自由飞行环境下的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。

基于参数辨识的冗余自由飞行空间机器人多臂协调运动规划

根据空间机器人姿态干扰特性 ,本文提出了利用多层前向神经网络来辨识自由飞行空间机器人本体质量的算法。其次 ,提出了基于姿态受限广义雅可比矩阵的多臂协调运动规划方法 ,较好地解决了多臂自由飞行空间机器人进行空间作业时的运动规划和姿态控制问题。