低空空城三維可視化飛行沖突場(chǎng)景仿真.pdf

1、近些年隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于通用航空的需求與日俱增，而作為通用航空重要組成部分的低空空域飛行活動(dòng)也越來(lái)越受到人們的重視。未來(lái)低空空域中飛行器的種類(lèi)和數(shù)量必然會(huì)呈現(xiàn)增漲勢(shì)態(tài)，使用對(duì)象也將趨于多元化。伴隨著近兩年無(wú)人機(jī)商用和民用規(guī)模的擴(kuò)大，低空空域的飛行安全問(wèn)題愈顯突出。在低空開(kāi)放的過(guò)程中，為保證飛行的安全和效率，我們需要借鑒國(guó)外航空發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，采用三維可視化技術(shù)對(duì)低空空域的飛行活動(dòng)進(jìn)行管理。
　　飛行器在低空空域飛行的

2、過(guò)程中可能會(huì)與不同類(lèi)型的物體發(fā)生飛行沖突，為了避免這些飛行沖突，本文建立了其三維可視化模型，并發(fā)出預(yù)警信息，從而保證飛行器的飛行安全。低空飛行主要會(huì)遇到兩大類(lèi)飛行沖突，一類(lèi)是飛行器與地面障礙物（包括高聳的建筑、起伏的地形和人為劃設(shè)的禁飛區(qū)）之間的飛行沖突；一類(lèi)是飛行器與飛行器之間的飛行沖突。通過(guò)對(duì)兩大類(lèi)飛行沖突的分析，建立了其三維可視化模型，并利用線性規(guī)劃的方法對(duì)飛行器之間的飛行沖突進(jìn)行沖突解脫。
　　本文首先對(duì)低空空域中飛行器的

3、飛行特點(diǎn)進(jìn)行分析，并參照高空固定航線飛行器的空間保護(hù)模型，建立了低空飛行器的兩層空間保護(hù)模型，即預(yù)警區(qū)球和告警區(qū)球。從而使得低空飛行器的飛行過(guò)程更為安全和靈活，并提高空域的使用率。
　　接著，本文根據(jù)低空空域使用管理規(guī)定劃設(shè)的三類(lèi)低空空域類(lèi)型，選取了相對(duì)應(yīng)的三種典型飛行場(chǎng)景，即機(jī)場(chǎng)、城市和山區(qū)，進(jìn)行分析。從飛行安全和算法效率兩方面綜合考慮，建立了三種典型飛行場(chǎng)景的數(shù)學(xué)模型。機(jī)場(chǎng)模型為一片立體的三維空間，一般表現(xiàn)為橢圓、扇形和任意多

4、邊形；城市模型則表現(xiàn)為一顆相對(duì)平衡的BSP場(chǎng)景樹(shù)以及障礙物的圓柱形包圍盒；而山區(qū)模型則表現(xiàn)為一塊塊長(zhǎng)寬相等、高度為方格中地形最高值的馬賽克塊。在Vega Prime軟件中將這三種典型的飛行場(chǎng)景進(jìn)行三維可視化顯示，并對(duì)其可能發(fā)生的飛行沖突采用不同預(yù)警方式進(jìn)行預(yù)警。
　　進(jìn)一步，本文從低空空域中兩架飛行器的飛行沖突入手進(jìn)行分析，進(jìn)一步研究三架和四架飛行器的飛行沖突模型，最后推廣至 N架飛行器的沖突分析，建立其沖突檢測(cè)模型并對(duì)低空空域中