本发明专利技术涉及空中交通管理技术领域，具体涉及一种应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法及系统，包括：无人机空中交通管理服务提供商接收地面控制站发送的服务请求信息，向公共信息服务提供商发送飞行需求信息；公共信息服务提供商按照优先级顺序处理飞行需求信息；无人机空中交通管理服务提供商根据公共信息服务提供商发送的使用许可、空域信息和服务请求信息进行无热点和无冲突航迹规划，获得规划航迹信息并发送给地面控制站；地面控制站基于规划航迹信息确定任务分配信息，将所述任务分配信息发送给其控制的无人机，使无人机执行规划的航迹；本发明专利技术能够同时实现无热点和无冲突航迹规划。
1、近年来，无人机技术迅速发展，随着无人机数量的增加和应用场景的多样化，对低空空域的管理提出了新的要求。传统的空域管理方法难以有效应对无人机高密度运行所带来的空域冲突和热点问题。因此，发展一种针对低空空域的无人机一体化冲突管理方法及系统显得尤为重要。
2、由于低空空域无人机运行密度高，空域环境复杂，在实时运行中的战术机动空间和实时反应时间都受到较大限制。因此，在起飞前规划处同时满足无热点和无冲突约束的航迹是至关重要的，这有利于低空空域实时运行的稳定性与安全性的提升，进而强化运行效率。
3、然而，当前鲜有技术方案能够规划出同时满足无热点和无冲突约束的航迹的方法，即无人机一体化冲突管理方法。当前的方法通常只能规划出符合其中一个约束的航迹，即无热点航迹或无冲突航迹。这是因为热点和冲突的判定方法具有本质上的区别。热点的判定是基于无人机时空分布的密度情况，而冲突的判定是基于无人机时空位置的接近情况。因此，对这两个判定方法不同的问题进行一体化处理会显著增加模型方法的复杂度，从而增加了方法的开发难度。
>3、步骤s1、无人机空中交通管理服务提供商接收地面控制站发送的服务请求信息，根据所述服务请求信息向公共信息服务提供商发送飞行需求信息，所述服务请求信息包括起始位置、出发时间、结束位置、到达时间和航空器性能参数；4、步骤s2、公共信息服务提供商按照优先级顺序处理所述飞行需求信息，将使用许可和空域信息发送给无人机空中交通管理服务提供商，所述空域信息包括各空域单元的需求和容量，所述空域单元由指定的空中区域进行单元划分得到；
5、步骤s3、无人机空中交通管理服务提供商根据所述使用许可和空域信息以及所述服务请求信息进行无热点和无冲突航迹规划，获得规划航迹信息，将所述规划航迹信息发送给地面控制站；
6、步骤s4、地面控制站基于所述规划航迹信息确定任务分配信息，若能够确定任务分配信息，将所述任务分配信息发送给其控制的无人机，使无人机执行规划的航迹。
7、优选地，步骤s3中，所述获得规划航迹信息的步骤具体包括：
8、步骤s3-1、基于所述服务请求信息中的起始位置、出发时间、结束位置、到达时间和航空器性能参数，判断各空域单元的需求和容量大小，对无热点约束的航迹进行规划；
9、步骤s3-2、在所述符合无热点约束的航迹的基础上，判断各空域单元中无人机之间的距离与最小安全距离的大小，对符合无冲突约束的航迹进行规划。
10、优选地，步骤s3-1具体包括：
11、判断当前空域中是否存在符合所述服务请求信息的无热点航迹，若不存在，则将所述服务请求信息中的出发时间向后推迟一个时间单位δtp后继续判断当前空域中是否存在符合所述服务请求信息的无热点航迹，若所述出发时间被推迟到无法完成所述服务请求信息中到达时间的需求，则确定无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，在所述规划航迹信息中记录无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，完成航迹规划；
12、若存在符合所述服务请求信息的无热点航迹，则确定无热点航迹th。
13、优选地，所述无热点航迹的判断准则为在一个空域单元的一个时间窗中，需求不超过其容量，具体方式为：
14、du,k≤cu,k,u∈u,k∈k
15、其中，u和k分别是空域单元和时间窗的集合，du,k和cu,k分别表示空域单元u在第k个时间窗的需求和容量；所述空域单元u在第k个时间窗的需求为满足进入空域单元u的时间在时间区间内的无人机的数量，其中，δt是时间窗的宽度，是无人机i在空域单元u内的飞行时间。
16、优选地，步骤s3-2具体包括：
17、步骤s3-2-1、判断所述无热点航迹经过的各空域单元内的航迹是否存在冲突，记录冲突状态，若前空域单元存在冲突，则：
18、在当前空域单元内搜索符合无冲突约束的局部航迹；
19、若在当前空域单元内搜索到符合无冲突约束的局部航迹，则基于所述局部航迹更新所述无热点航迹th在当前空域单元内的部分；并且，当所述局部航迹导致无人机到该空域单元出口点的时间发生推迟时，依次以相同时长推迟无人机在后续空域单元内的出口点时间；
20、若在当前空域单元内无法搜索到符合无冲突约束的局部航迹，则确定当前空域单元无法生成无人机的无冲突航迹，将所述服务请求信息中的出发时间向后推迟一个时间单位δtp；
21、步骤s3-2-2、若所有空域单元均不存在冲突，则确定所述无热点航迹th为无热点和无冲突航迹th/c；
22、若所有空域单元均搜索到了符合无冲突约束的局部航迹并完成了对所述无热点航迹th的更新，则将更新后的无热点航迹确定为无热点和无冲突航迹th/c；
23、步骤s3-2-3、回到步骤s3-2-1，直到确定无热点和无冲突航迹th/c，若所述出发时间被推迟到无法完成所述服务请求信息中到达时间的需求，则确定无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，在所述规划航迹信息中记录无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，完成航迹规划。
24、优选地，所述无冲突约束为在同一飞行高度层的二维空间上，任意两个无人机i，j在任意时刻的距离均大于等于最小安全距离s，具体方式为：
25、
26、其中，表示“所有”，t为时刻，ti和tj分别表示无人机i和无人机j在空域中的飞行时间区间，xi(t)和yi(t)分别是无人机i在时刻t的位置横纵坐标，xj(t)和yj(t)分别是无人机i在时刻t的位置横纵坐标。
27、优选地，步骤s2中，所述公共信息服务提供商按照优先级顺序处理所述飞行需求信息包括：
28、根据预设优先级规则确定所述飞行需求信息的处理顺序，所述飞行需求信息包括：起始位置、出发时间、结束位置、到达时间和航空器性能参数。
29、优选地，步骤s4包括：若所述规划航迹信息中记录了无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，则地面控制站无法确定任务分配信息，不向无人机提供任务分配信息。
30、优选地，本专利技术提供的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法还包括：
31、步骤s5、无人机空中交通管理服务提供商将规划航迹信息发送给公共信息服务提供商；
32、若所述规划航迹信息中没有记录无法提供符合需求的无热点和无冲突航迹，公共信息服务提供商从所述规划航迹信息确定空域状态更新信息，基于所述空域状态更新信息对空域的当前使用状态进行更新。
33、另一方面，本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤S3中，所述获得规划航迹信息的步骤具体包括：
3.根据权利要求2所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤S3-1具体包括：
4.根据权利要求3所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于：
5.根据权利要求3-4中任一项所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤S3-2具体包括：
6.根据权利要求5所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤S2中，所述公共信息服务提供商按照优先级顺序处理所述飞行需求信息包括：
8.根据权利要求7所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤S4包括：
9.根据权利要求8所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，还包括：
10.一种应用于低空空域的无人机一体化冲突管理系统，其特征在于，包括公共信息服务提供商(10)、无人机空中交通管理服务提供商(20)、地面控制站(30)和无人机(40)：
...
【技术特征摘要】
1.一种应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤s3中，所述获得规划航迹信息的步骤具体包括：
3.根据权利要求2所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤s3-1具体包括：
4.根据权利要求3所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于：
5.根据权利要求3-4中任一项所述的应用于低空空域的无人机一体化冲突管理方法，其特征在于，步骤s3-2具体包括：
6.根据权利要求5所述的应用于低空空...
【专利技术属性】
技术研发人员：许炎，陈雨童，蔡开泉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。