多源性能约束的无人机可靠动态航路规划算法

为提高无人机动态航路规划的安全性,提出一种基于机载导航系统实际导航性能和无人机机动性能的多源性能约束的改进A^(*)航路规划算法。分析了无人机航路规划系统架构及约束条件,构建了融合无人机最大允许转弯角、导航系统位置不确定度和最短路径的加权启发函数,实现无人机动态航路规划的多约束适应性,最后进行了仿真分析验证。仿真结果表明:在相同的运行环境下,基于性能约束的改进A^(*)算法所规划航路的安全裕度比传统A^(*)算法提高1.8倍,角度变化百分比降低为传统算法的42.4%,航路规划用时缩短28%,所规划航路的安全裕度和无人机机动性能符合度都得到有效改善。

平行航路侧向间隔安全评估研究

为解决基于性能导航(PBN)的平行航路安全性问题,提高碰撞风险模型的精确度,建立以椭球体为原型的Event侧向碰撞优化模型。分析在不同所需导航性能(RNP)条件下的碰撞风险随侧向间隔变化的情况,从侧向碰撞风险的角度评估PBN的平行航路安全性。结果表明:改进后的模型比原长方体模型更加精确,采用A380作为算例计算出的碰撞风险为1.24×10-9起事故/飞行小时;当航空器的导航性能优于RNP2时,可在不增加空域的情况下满足侧向碰撞风险的要求,建立平行航路。

基于拟态电势能的飞行器航路规划方法

航路规划是现代各类飞行器,特别是无人机(UAV)安全飞行和完成任务的关键要素。对于复杂威胁环境和高维空间的航路规划问题,传统规划方法在规划速度、航路安全性、算法适用性等方面存在一定的应用局限。分析了电荷在电场中移动引起电势能变化的特点规律及电势场分布特性,模拟电势场理论对飞行环境进行威胁建模,建立基于电势威胁场引导的航路节点概率选择机制及安全性评价准则。在此基础上,构建基于拟态电势能的随机采点扩展式航路规划方法。通过与传统航路规划方法的对比仿真实验表明,运用拟态电势能进行航路规划,能够显著缩短路径长度和计算时间,提高规划航路的安全性,对于航路规划的应用很有价值。