无人机进场阶段空中碰撞风险模型

摘要

无人机起降架次不断增加，合理设定进场阶段的最小安全间隔对于提升容量和效率至关重要。为了提高无人机空中交通管理效率，保障飞行安全，推进无人机在复杂空域条件下安全应用，聚焦于多旋翼物流无人机进场阶段的空中碰撞风险建模。现有研究存在3个方面的不足：（1）研究对象多局限于开放类无人机，而特定类物流无人机的运行风险研究不足；（2）研究内容集中于巡航阶段，缺乏对进场阶段的针对性分析；（3）评估方法多沿用有人机模型，未充分考虑无人机在机动性和控制特性方面的差异。基于主流物流无人机企业的2种典型进场方式：水平进场垂直下降、沿斜线进近，通过改进传统位置误差概率模型，引入动态闭环控制反馈机制，将定位采样间隔与速度调整的实时性纳入风险计算，针对物流无人机特性调整定位误差和速度误差参数，建立适用于进场阶段的碰撞风险评估框架，并根据安全目标水平计算出最小安全间隔。结果表明，随着2架无人机初始间隔的增大，碰撞风险呈现降低的趋势，将安全目标水平设为1×10^-7次事故/飞行小时，并考虑整个进场阶段的初始间隔应满足安全目标水平，得到水平进场垂直下降进场方式的最小安全间隔为21 m，沿斜线进近进场方式的最小安全间隔为26 m，为无人机进场阶段的空中碰撞风险构建了可量化的安全评价指标体系。

关键词

飞行器运行安全 / 无人机 / 安全间隔 / 碰撞风险模型 / 安全目标水平

基金资助

国家自然科学基金青年基金项目（52102419）; 省部级科研项目（x242146903530）资助