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如何避免无人机的空中相撞,地面雷达系统发挥作用

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对于在民用领空飞行的无人机系统(UAS),它必须能够清楚看到其他飞行器,并避免相撞。MIT林肯实验室在降低无人驾驶飞机撞击其他飞机的风险方面取得了重大进展。

由于没有飞行员,则检测和避免(Sense and avoid, SAA)技术非常必要。为了满足这种需求,林肯实验室开发了基于地面系统的检测和避免(Ground-Based Sense and Avoid, GBSAA)技术,该系统使UAS能够检测并避开其他飞机。

GBSAA系统并不是使用机载传感器来提供相邻飞机的位置,而是使用现有的地面雷达来定位其附近的飞机,包括那些未被FAA系统识别追踪的飞机。

从雷达获得的数据通过独特的算法进行处理,以便系统可以定位所有飞机带来的风险并确定优先级,然后向处于危险中的UAS的飞行员发出警报并计算最佳回避机动路线。

GBSAA系统为在雷达覆盖范围内飞行的任何规模的无人机提供SAA服务,而无需UAS携带任何附加设备。

林肯实验室结合了系统架构、威胁检测、机动算法和分析等方面的发展,为无人机行业提供了重要的进步。

关键的突破

“关键的突破是使用尖端的计算科学和逻辑设计,”Cole说, “我们制定了比过去更复杂的冲突检测和避免逻辑。”

该方法不仅可以确定每架飞机的当前位置和速度,还可以评估这些数据的不确定性以及飞机可能面临的威胁,从而确定:

  • 附近的每架飞机构成的威胁;
  • 为UAS飞行员提供清晰的最佳飞行路线;
  • 优先顺序清单,其中UAS可能违反要求保持清晰的要求;
  • 如果飞行员改变频繁(例如,在右转的命令和左转的命令之间的快速改变),则UAS飞行员的工作负荷将面临挑战。

GBSAA地面控制站处理多达6台雷达的数据,并评估多达6台无人机的空中环境。GBSAA运营商(GBO)查看来自雷达的数据,然后与UAS飞行员和空中交通管制员进行通信,以获得最佳的机动方法以避免可能的碰撞。

如何避免无人机的空中相撞,地面雷达系统发挥作用

GBO可以同时查看两个显示器,一个警报显示器和一个交通显示器。警报显示包含每架飞机与其他飞机保持安全分隔距离所需的全部信息。交通显示器提供了广泛的空中交通情况图。每个工作站运行威胁检测和机动逻辑,为每个UAS提供指导,由此产生的信息被转发给UAS飞行员。

GBSAA技术的其他应用可能

该项核心技术可以很容易地应用于支持无人机的包裹运送,飓风损伤评估以及搜索和救援工作,或应用于“自动空中出租车”服务等新兴技术。

“GBSAA技术可以成为新兴产业的基础。” Cole总结说:“由于担心无人机撞击其他飞机,今天无人机面临各种各样的限制,检测和减轻这种风险的能力将促进无人机系统行业的巨大增长。

如何避免无人机的空中相撞,地面雷达系统发挥作用认证作者,无人机行业知名站长,知乎无人机专栏创作者。
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