基于柔性四维航迹预测的无人机动态围栏规划

摘要

针对固定翼无人机动态地理围栏规划问题,提出一种考虑航迹随机性的规划方法。根据已知的无人机飞行计划,在基于无人机平滑转弯的前提下,预测了其水平轨迹、高度剖面和速度剖面。考虑无人机在航段上飞行时速度的随机性,采用蒙特卡洛仿真方法,验证了平均地速服从正态分布的规律。结合无人机在航段上平均地速的分布规律,计算每个规划时刻的空间位置范围,将此空间范围作为无人机在该规划时刻的动态地理围栏。通过建立案例仿真,得到无人机在该航段上平均飞行时间的预测结果为0.322 h,同时对比了基于速度范围的动态地理围栏规划方法与考虑航迹随机性的动态地理围栏规划方法的空域利用效率的差异,结果表明后者相对于前者大约节省15%的空域资源。