基于激光点云数据的无人驾驶航空器系统空中走廊构建

对低空安全和个人隐私保护进行了阐述,提出了一种基于激光点云数据的无人驾驶航空器空中走廊构建技术。采用噪声水平估计模型对数字表面模型的噪声幅度进行估计,应用高斯滤波器对标记的噪声区域进行噪声抑制。构建经验分解模型,对滤波后的数字表面模型进行能量分解,生成固有模态函数和残差信号,结合基于坡度的阈值模型,识别非地表目标,生成数字地势模型。采用数字表面模型和数字地势模型,对低空空域进行空域分层处理,将低空空域划分为顶层区、安全区和起降区三层空域。采用地理位置数据映射方式,将非地表物体和个人隐私保护区域,映射到划分后的各层空域,结合飞行路径规划技术,避开飞行期间的个人隐私保护区和限制飞行区。最后,采用可视化技术实现低空空域空中走廊的三维构建。实验结果表明,该空中走廊的构建方法能够提高飞行区域地物目标的识别精度,实现个人隐私保护,对低空安全产业发展具有积极的意义。     

低空安全天网工程的发展与探讨

为了贯彻落实总体国家安全观,开展了低空安全天网工程的跨学科综合研究。对低空安全天网工程的总体构架进行了探索,阐述了低空安全天网工程相关的卫星互联网服务技术、北斗导航与地基增强定位系统、低空通信网络保障技术、低空飞行器设计与适航管理、低空空域环境保护以及低空安全管理的法律法规需求,分析了低空飞行器在飞行前、飞行过程中和飞行结束等三类飞行状态中的飞行流量监测方法,设计了低空安全走廊与航路网规划方案,研究了低空空域的飞行器管理目标、管理方法以及低空安全管理系统的总体架构,讨论了低空飞行事故征候与处置方法,提出了低空安全天网的原型试验场建设思路,明确了试验场的软硬件平台、运营与管理系统部署、通信数据安全等方面的建设需求,制定了低空安全天网工程的验收程序和考核指标,剖析了低空安全教育与加强低空人才培养的重要性,对于保障低空产业链的安全有序发展具有积极的现实意义。     

警用无人系统与低空安全防范初探

对我国的低空安全现状及新形势下警务执法工作人员面临的挑战进行了分析,研究了当前警用无人系统的主要装备及其在低空监控、日常巡逻、侦察、取证、快速处置等警务活动中的应用,结合面向低空安全的三维数字化空中走廊技术体系,探索了警用无人系统在报警、接警、执法、处置业务流程中的低空安全防范应用策略。在低空安全防范的数学建模研究中,以无人机违规事件的实时威胁扩散趋势分析中遇到的数据缺失问题为例,根据数据属性值进行了数学建模研究,采用了基于定距型数据和非定距型数据属性的缺失数据估计方法进行缺失数据估计的数学建模。最后,对警用无人系统在低空安全防范中的应用前景进行了展望。     

数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定

低空飞行空间范围小、目标速度慢、环境要素杂,传统的经纬度表征方式无法满足智联环境下的低空精细管理要求,为此本文研究了数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定问题。首先,从“点-线-面”视角构建了多维度低空空域结构要素量化表征规则,提出了低空空域多层级栅格量化表征方法;然后,通过判定不同空域栅格的“点-线-面”位置关系,提出了基于栅格交集矩阵的低空空域拓扑关系度量方法;最后,综合考虑低空无人机碰撞指数、低空栅格利用指数等优化目标,以及节点与栅格匹配约束、空间位置约束、无人机与无人机/障碍物安全约束等限制条件,建立了面向多维性能的低空空域栅格粒度最优标定模型。针对城市低空典型飞行任务场景对所提方法的有效性及优化效果进行了验证分析。实验结果表明,针对任意设定的低空空域和无人机飞行任务,在可接受的无人机碰撞指数和栅格利用指数下,所提方法可对数字低空栅格粒度进行最优配置,从根源上有效确保低空飞行活动的安全和高效。研究成果对于支撑数字低空空域精细化管理和异质飞行器融合运行具有一定的理论价值和应用意义。     

基于仿人发育的混合空域智能无人机 防碰撞策略研究

随着低空开放政策的实施,无人机将会脱离隔离空域,进入低空与各式各样飞行器混合进行飞行。而防碰撞能力作为无人机的关键技术,在混合空域中保持无人机安全飞行起到了至关重要的作用。通过对人的发育式学习防碰撞机理进行分析,建立了面向混合空域中密集障碍的实体模型和发育模型,最终构建了基于仿人发育的无人机防碰撞方法。仿真实验表明,提出的方法不仅使无人机可以通过学习与发育不断提高飞行安全性,而且还可以随着环境熟悉度的提升,加快无人机防碰撞行为,提高了无人机在混合空域密集障碍中的安全性与智能性。     

推进低空空域改革保障民航运行安全

陆、海、空三个部分组成了一个国家的领土,因此对于空域的发展也是国家发展的重要组成部分,而其中尤其是对低空空域的开发和利用。目前,我国的低空空域的资源还处于开发的阶段。我们应该如何做才能推进低空空域的改革,保障民航运行的安全。本文就对我国低空空域管理出现的问题进行了分析,并提出了相应的改进方法     

基于5G的低空网联无人机体系研究与应用探讨

首先结合无人机产业的发展情况,基于网联无人机的基本概念和架构体系,对5G技术智联泛在低空网络、5G技术协同安全管控、5G技术促进无人机云平台能力提升等关键技术问题进行研究与分析.其次,提出了基于5G的低空网络建设方案和部署方案,并对基于5G和eSIM技术体系的无人机安全管控和能力平台的发展进行了探索.最后,对5G网联无...     

采用图割及协同训练的动态人影检测方法

随着无人飞行器的迅猛发展,根据顶视状态下的行人动态阴影生物特征进行人物验证和行为识别成为一个重要的发展方向,而从低空无人飞行器平台获取行人动态阴影生物特征成为一个更具有挑战性的研究热点。现有的阴影提取方法大多基于固定摄像头,并不适用于运动平台。联合机器学习和图切割理论,提出了一种新的针对低空无人飞行器平台的动态人影检测方法。根据像素特征和区域特征构建协同训练的两个独立视图,以SVM为分类器,采用机器学习的方法对阴影生物特征进行半自动提取,根据上述运动结果构建最小能量方程的数据项,根据图像的梯度特征构建能量方程的约束项,运用图切割理论对上述提取结果进行优化。实验结果表明,所提出的方法比单纯的协同训练方法具有更好的效果,可进一步优化低空无人飞行器平台下所获取的阴影生物特征质量。     

基于机器视觉的四旋翼导航平台的设计与实现

在我国,四旋翼飞行器正逐步应用于低空空域的数字航拍、智能搜救等各个方面,其中对抢险救灾活动意义最为明显。为了提高搜救的自动化水平,本文提出了一种基于机器视觉的四旋翼导航平台。该平台由空中的四旋翼飞行器和地面的无人车组成,四旋翼平台上搭载的摄像头对地面进行拍照,以机器视觉为基础,识别地面上的小车和小车需要达到目的地,通过无线通讯的方式与小车进行数据交互,同时结合小车自身的控制策略,实现四旋翼平台对小车的精确导航。     

基于GPS/北斗的超低空防撞警告系统设计与实现

随着我国民航业尤其是通用航空领域的飞速发展,以及低空开放政策的实施,飞机数量迅速增长,空域变得更加繁忙和拥挤,同时增加了飞机在超低空飞行危险接近的可能性。同时,随着超低空无人机数目的增加,给民航系统带来了一定的安全隐患。基于GPS/北斗的超低空飞机防撞警告系统在超低空范围内为飞行器提供其附近空域中的交通状况,通过4G移动通信实现对飞行数据信息的实时接收处理和对飞行器的实时监控,在当飞行器存在潜在的安全隐患时,作出相应等级的警告并提前向相应飞行器发出警告信息,帮助飞行器选择安全的航路,避免飞行器间的碰撞危险。     

我国航空遥感发展现状及若干建议

目前，我国航空遥感技术的创新发展和产业化应用面临着良好的机遇，完善航空遥感技术体系，提高航空遥感服务能力，促进产业做大做强，是航空遥感顺应需求发展与技术进步的要求。本文通过分析国外航空遥感发展趋势，及对国内发展的启示，对加强航空遥感体制创新、技术创新、商业模式创新，促进健康快速发展提出若干建议。     

基于DDS的飞机机电系统组态监控技术研究

为了解决基于DDS的分布式协同仿真平台多节点、多模型条件下飞机机电系统复杂关联参数的实时监控问题,结合组态监控技术提出一种基于DDS的飞机机电系统协同仿真组态监控方法,设计了组态监控平台与分布式仿真平台的数据交互接口,实现飞机机电系统模型的实时过程监控以及监控界面的图形化显示;集成测试结果表明,该组态监控方法实现了对飞机机电系统复杂关联参数的读写、存储以及监控界面的图形化显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率,降低了分布式协同仿真监控系统的开发难度.     

轻型无人机飞行控制系统适航安全性研究

随着技术的发展,起飞飞全重25公斤至150公斤的轻型无人机飞行空域可完全融入民航空域,本文试着从适航审定角度讨论其适航安全性。采用民机事故概率统计结果与适航安全水平对比方法,确定了该型无人机系统定量化的期望安全水平。然后以最关键的飞控分系统为对象,在某型无人机上进行了飞行控制功能危险分析和故障模式影响分析,获得飞控分系统安全关键清单。最后基于SAE ARP4754A和RPAS 1309,对飞控分系统部件的期望安全水平进行了定量化规定,和研制保证等级的分配。研究结果对全重25公斤至150公斤轻型无人机的适航审定管理实践有参考借鉴意义。     

国外航空电子系统嵌入式在线监测技术

在分析国外航空电子系统嵌入式在线监测体系架构和五级监测解决方案的基础上,介绍了国外嵌入式在线监测技术、标准和开发验证工具的发展情况,提出了全机级嵌入式在线监测体系架构、嵌入式专用监控模块研制、嵌入式在线监测系统的仿真验证平台的构建和标准化建设等方面开展工作的建议,希望能够为未来我国航空电子系统嵌入式在线监测技术的发展起到一定的借鉴和指导作用。     

管制空域内无人机与有人机侧向碰撞风险研究

随着无人机的逐渐发展和使用范围的扩大,空域将变得越来越拥挤。把无人机系统融入有人机管制空域将是未来解决空域拥挤问题的必要手段之一。基于无人机性能特征和机载设备设施要求,结合有人机和无人机的延迟推导出二者之间的管制防撞间隔,并根据等效安全水平原则求出二者之间可行的目标安全水平。在Reich模型的基础上进行改进,从而建立有人机与无人机的侧向碰撞风险模型,再通过仿真算例对不同管制空域内的有人机和无人机之间进行风险评估,计算碰撞风险并与目标安全水平进行比较。仿真结果表明在1000 m以上的管制空域采用所推导的防碰撞间隔满足ICAO规定的碰撞风险要求,所以该间隔可以作为无人机融入有人机管制空域时的侧向间隔使用。     

Dealing with midair collisions in dense collective aerial systems

The idea of creating collective aerial systems is appealing because several rather simple flying vehicles could join forces to cover a large area in little time in applications such as monitoring, mapping, search and rescue, or airborne communication relays. In most of these scenarios, a fleet of cooperating vehicles is dispatched to a confined airspace area and requested to fly close to a nominal altitude. Moreover, depending on the task each vehicle is assigned to, individual flight trajectories in this essentially two‐dimensional space may interfere, resulting in disastrous collisions. This paper begins by introducing a probabilistic model to predict the rate of midair collisions that would occur if nothing is done to prevent them. In a second step, a control strategy for midair collision avoidance is proposed, which is interesting because it requires only local communication and information about flight altitudes. The proposed strategy is systematically analyzed in theory and simulation as well as in experiments with five physical aerial vehicles. A significant reduction in collision rates can be achieved. Statistically, values close to zero are possible when the swarm's density is below an application‐dependent threshold. Such low collision rates warrant an acceptable level of confidence in collision‐free operation of a physical swarm. © 2011 Wiley Periodicals, Inc.