多因素影响下的四旋翼无人机安全间隔模型

摘要

随着自动化技术和电力推进技术的迅猛发展,无人机在低空空域进行高规模运行成为可能。由于低空环境及四旋翼无人机机动的特殊性,低空交通管理技术亟需有效的风险管控。从风、降雨及定位误差三个因素角度出发,提出了一种基于PID控制的多因素条件下四旋翼无人机飞行碰撞。建立基于GPS位置误差的四旋翼无人机位置偏移概率模型,通过给定的等效安全水平解出GPS误差影响下的飞行器安全间隔。引入平均风速梯度分别对风雨作用建模,得到相应的等效力模型。通过分析四旋翼无人机动力学模型,选择基于PID控制原理的四旋翼无人机进行飞行仿真模拟。将气象扰动量化结果输入基于PID控制器的四旋翼无人机动态飞行仿真系统,计算相应的位置偏移,得出风雨作用下的四旋翼无人机飞行碰撞风险。采用X型四旋翼无人机进行模拟实验,验证了修正碰撞风险模型的有效性和必要性。