兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240806-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0806
• • 上一篇
徐同乐1, 王兆辰1, 刘方1,*(), 肖玉杰2, 何翼2, 斗计华3
收稿日期:
2024-09-06
上线日期:
2025-05-07
通讯作者:
XU Tongle1, WANG Zhaochen1, LIU Fang1,*(), XIAO Yujie2, HE Yi2, DOU Jihua3
Received:
2024-09-06
Online:
2025-05-07
摘要:
飞行器的航路冲突检测是避免因航路冲突导致飞行器碰撞的有效手段和关键能力。将三维碰撞检测用于飞行冲突判断,提出一种基于多视图几何的飞行器飞行走廊冲突检测方法。通过广播自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B)系统获取航路信息,设计构建飞行器飞行走廊模型;基于可能发生冲突区域的局部态势三视图中图形几何关系进行飞行冲突检测。仿真验证结果表明:新方法可以直观、准确地判断飞行器飞行走廊冲突情况,相较于传统的网格化离散采样法在解算冲突情况下效率提升66.35%,在解算不冲突情况下效率提升98.17%,整体效率提升84.38%。
中图分类号:
徐同乐, 王兆辰, 刘方, 肖玉杰, 何翼, 斗计华. 基于多视图几何的飞行器飞行走廊冲突检测方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240806-.
XU Tongle, WANG Zhaochen, LIU Fang, XIAO Yujie, HE Yi, DOU Jihua. Aircraft Flight Corridor Conflict Detection Method Based on Multi-view Geometry[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240806-.
编号 | 型号 | x轴坐标/m | y轴坐标/m | z轴坐标/m | 2Hc/m | 2Rc/m | 方向角/(°) | 俯仰角/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AircraftA | DJI Mavic Air 2 | 30 | 30 | 80 | 60 | 100 | 45 | 30 |
AircraftB | 100 | 20 | 60 | 60 | 100 | 190 | 50 |
表1 想定一情况下飞行器位置信息
Table 1 Position information of aircraft in Scenario 1
编号 | 型号 | x轴坐标/m | y轴坐标/m | z轴坐标/m | 2Hc/m | 2Rc/m | 方向角/(°) | 俯仰角/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AircraftA | DJI Mavic Air 2 | 30 | 30 | 80 | 60 | 100 | 45 | 30 |
AircraftB | 100 | 20 | 60 | 60 | 100 | 190 | 50 |
编号 | 型号 | x轴坐标/m | y轴坐标/m | z轴坐标/m | 2Hc/m | 2Rc/m | 方向角/(°) | 俯仰角/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AircraftA | DJI Mavic Air 2 | 20 | 0 | 80 | 60 | 100 | 5 | 15 |
AircraftB | 150 | 20 | 70 | 60 | 100 | 8 | -5 |
表2 想定二情况下飞行器位置信息
Table 2 Position information of aircraft in Scenario 2
编号 | 型号 | x轴坐标/m | y轴坐标/m | z轴坐标/m | 2Hc/m | 2Rc/m | 方向角/(°) | 俯仰角/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AircraftA | DJI Mavic Air 2 | 20 | 0 | 80 | 60 | 100 | 5 | 15 |
AircraftB | 150 | 20 | 70 | 60 | 100 | 8 | -5 |
方法分类 | 结果为不 冲突次数 | 结果为冲 突次数 | 结果错 误次数 | 错误 率/% |
---|---|---|---|---|
多视图几何法 | 85 | 65 | 2 | 1.33 |
网格化离散采样 | 88 | 62 | 3 | 2 |
表3 两架飞行器情况的冲突检测实验结果
Table 3 Collision detection results for two aircraft scenarios
方法分类 | 结果为不 冲突次数 | 结果为冲 突次数 | 结果错 误次数 | 错误 率/% |
---|---|---|---|---|
多视图几何法 | 85 | 65 | 2 | 1.33 |
网格化离散采样 | 88 | 62 | 3 | 2 |
情况类别 | 基于多视图 几何法耗时/s | 基于网格化离散 采样法耗时/s | 解算效率 提升/% | 实验 次数 |
---|---|---|---|---|
存在冲突 | 0.035 | 0.104 | 66.35 | 65 |
不存在冲突 | 0.035 | 1.917 | 98.17 | 85 |
整体 | 84.38 | 150 |
表4 解算时间及效率对比验证情况统计
Table 4 Solution time and efficiency
情况类别 | 基于多视图 几何法耗时/s | 基于网格化离散 采样法耗时/s | 解算效率 提升/% | 实验 次数 |
---|---|---|---|---|
存在冲突 | 0.035 | 0.104 | 66.35 | 65 |
不存在冲突 | 0.035 | 1.917 | 98.17 | 85 |
整体 | 84.38 | 150 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] | |
|
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
焦卫东, 姚军强, 王瑞冬. 基于凸包围盒的飞行冲突检测算法[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(12): 32-38.
doi: 10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.12.005 |
|
|
[14] |
吴寿英, 李炜. 基于分离轴算法的机场场面飞行器冲突告警研究[J]. 计算机应用与软件, 2023, 40(3): 72-76,156.
|
|
|
[15] |
|
[16] |
岳仁田, 马赵飞. 基于几何关系的无人机低空飞行冲突探测与解脱策略[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(5): 112-120.
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.05.2049 |
|
|
[17] |
|
[18] |
陈宽明, 王思禹. 同高度飞行冲突模型研究[J]. 舰船电子工程, 2020, 40(11): 53-57.
|
|
|
[19] |
ICAO. Procedures for air navigation services-aircraft operations (Doc 8168)[M]. Montreal, Canada: International Civil Aviation Organization, 2022.
|
[20] |
ICAO. Procedures for air traffic management(Doc 4444)[M]. Montreal, Canada: International Civil Aviation Organization, 2020.
|
[21] |
徐文江. 基于ADS-B的通用航空防撞检测算法研究[D]. 德阳: 中国民用航空飞行学院, 2022.
|
|
|
[22] |
杜亚倩, 张聊东. 我国通用航空发展现状及对策研究[J]. 科技创新与应用, 2020(24): 133-135.
|
|
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[1] | 秦伯羽, 张栋, 唐硕. 飞行器集群安全控制关键问题与技术探讨[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240215-. |
[2] | 王浩凝, 郭杰, 万泱泱, 张宝超, 唐胜景, 李响. 考虑射向位置调节的高超声速滑翔飞行器编队控制方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240410-. |
[3] | 王磊, 杜劭峰, 李红星, 刘港, 张磊, 彭勇. 钛合金蒙皮-骨架结构激光焊接变形规律模拟研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240017-. |
[4] | 肖柳骏, 李雅轩, 刘新福. 基于强化学习的高超声速滑翔飞行器自适应末制导[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240222-. |
[5] | 张鑫泽, 肖海建, 刘兴龙, 邢孔睿, 卢翔. 新型涵道风扇水空两栖无人机设计与实现[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231172-. |
[6] | 王鹏飞, 刘振, 周长伟, 党天骄. 飞行器典型舵结构的热振试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S2): 170-175. |
[7] | 杨子傲, 曲麒富, 孙海文, 李烨, 嵇振涛. 内嵌飞行动力学的高动态飞行器惯性基深耦合导航方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(S2): 240-250. |
[8] | 秦阳榛, 路宏敏, 乌扶临, 陈鹏, 刘玄. 小型宽频带双极化电磁兼容性测试天线的设计与实现[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 3253-3260. |
[9] | 胡砚洋, 何凡, 白成超. 高超声速飞行器末制导段协同避障决策方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 3147-3160. |
[10] | 王晓芳, 许家萁. 基于预设性能的欠驱动飞行器横侧向通道控制方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2749-2760. |
[11] | 金泽华, 刘清洋, 马文朝, 孟军辉. 新型星形负泊松比抗冲击结构设计与入水冲击[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1497-1513. |
[12] | 任帆涛, 牛钰森, 姜毅, 杨宝生. 透镜飞行器击水弹跳运动数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1482-1496. |
[13] | 魏嘉麟, 王又珑, 温旭辉, 陈晨, 李文善. 航空飞行器用300kW高速永磁同步电机优化设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1363-1373. |
[14] | 刘志峰, 张雪, 栗苹, 张继豪, 李思琪, 王卫东, 龚鹏. 基于D2D通信和虚拟MIMO的飞行器集群网络传输方案设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1141-1147. |
[15] | 梅泽伟, 李天任, 朱佳琳, 邵星灵, 丁天雲, 刘俊. 基于DQN变动力智能决策的轨迹规划[J]. 兵工学报, 2024, 45(12): 4395-4406. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||