无人机飞行紧急避撞目标区检测仿真研究

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1、第33卷第12期计算机仿真2016年12月文章编号：1006—9348(2016)12—0085—05无人机飞行紧急避撞目标区检测仿真研究周志靖，陈金良，沈华，郭方月(空军工程大学空管领航学院，陕诬西安710051)摘要：研究三维空间中无人机飞行紧急避撞目标区检测闻题，可提高无人机飞行安全水平。当前的飞行避撞目标区静态检测方法对空域利用不足，而动态检测方法只是在水平面内进行理论推导验证而致使实用性较低。针对上述问题，提出了基于无人机三维空间机动轨迹的紧急避撞目标区检测方法，根据无人机自身的机动能力，采用航空器质点动力学与运动学方程，解算出三维空间中无人机机动轨迹。结

2、合入侵机飞行信息构建两机距离函数，并检测出避撞成功时入侵机距无人机的最近位置，建立避撞且标区包络。仿真计算结果表明了改进方法的有效性，提高了空域利用率，同时具有较高实用性。关键词：无人机；自动避撞；紧急避撞；目标区检测中图分类号：V271．4文献标识码：BSimulationStudyonFlightEmergencyCollisionAvoidanceTargetZoneDetectionforUAVsZHOUZhi-jing，CHENJin—liang，SHENHua，GUOFan—yue(AirControlandNavigationcollege，AirFo

3、rceEngineeringUniversity，Xi’anShanxi710051，China)ABSTRACT：ThepaperstudiedtheproblemofflightemergencycollisionavoidancetargetzonedetectionforUAVsinthree—dimensionalspace．AnewflightemergencycollisionavoidancetargetzonedetectionmethodbasedontheemergencyavoidancetrackofUAVsinthethree——dime

4、nsionalspacewasproposedwhenthecurrentflightcollisiona··voidancetargetzonestaticdetectionmethodwasunder—utilizationofairspaceandthedynamicdetectionmethodwasonlydeducedandverificationinthehorizontalplane，whichtooktheadvantageofparticledynamicsandkinematicsequationtoobtainemergencyavoidan

5、cetrackaccordingtothemobilityofUAV，constructthedistancefunctionoftwoaircraftscombinedwiththeintrusionflightinformation，anddetectthenearestintrusion’SpositionawayfromUAVswithsuccessfulcollisionavoidance．Thenweestablishedemergencyavoidancetargetzoneenvelope．Thesimulationresultsshowthatth

6、ismethodiseffective，anditimprovestheutilizationofairspaceandhashiIghpracticability．KEY'WORDS：Unmannedaerialvehicle(UAV)；Automaticavoidance；Emergencycollisionavoidance；Targetzonedetectionl引言当前，由于无人机缺少可靠的自动避撞能力，往往被限制在隔离空域中运行，使其无法在国家生产生活中充分发挥作用。提高无人机飞行紧急避撞目标区检测水平，对于改善无人机飞行自动避撞能力至关重要，它将使无人

7、机在飞行过程中避免发生无法避让威胁目标的现象或是做出不必要的机动避让，提高无人机飞行安全水平，促进无人机的应用与发展，因此国内外许多学者对其展开了研究与探索。一些学者提出以基于固定时间或距离的方式定义避撞收稿日期：2016—07—25修回日期：2016-08一19目标区为三维圆柱¨。]、球呤’41的静态检测方法，这种方法实用性好，但往往过于保守，会导致不必要的避撞机动，并且造成空域浪费，使我国13益紧张的空域更显局促。也有学者针对水平面内飞行避撞目标区动态检测方法进行研究M’⋯，有效利用了无人机和入侵机飞行信息，在无人机机动性能约束下，对两机进行碰撞目标区检测，