面向航空器集群的多尺度保护区模型与改进速度障碍法

针对高密度空域中所呈现出的航空器集群现象,研究了1种面向航空器集群的多尺度保护区模型与改进速度障碍法。对比传统单一航空器保护区模型及其速度障碍法存在计算复杂、实时性低等问题,研究了面向航空器的动态椭圆保护区模型以及面向航空器集群的融合保护区模型,在更加精确地刻画单一航空器的飞行状态和安全间隔的同时,创新地实现了由单一航空器保护区向航空器集群保护区的几何变换。所提出的航空器集群保护区模型在融合集群安全间隔特征和运动特征的同时显著降低了模型的特征维度。此外,在多尺度保护区模型的基础上提出了改进速度障碍法,并加入了基于航空器集群的速度障碍边界,降低了算法的计算复杂性。研究模型和算法可以将多航空器刻画为航空器集群,基于航空器集群的实时速度和航向调整边界,在大幅降低计算复杂性的基础上,实现了面向航空器集群的冲突探测与解脱航迹输出。通过仿真实验将本文方法与传统方法进行对比,结果表明:本文方法有效优化了航空器集群的冲突判定机制,将算法所需的计算时间缩短了33%,同时使完成冲突解脱的平均调整幅度降低了60.45%,有效提升了集群现象下的航空器冲突探测与解脱效率。