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申请/专利权人：中国人民解放军空军工程大学

摘要：本发明公开了一种融合空域内无人机飞行碰撞风险评估方法，本发明首先说明无人机在理论上实现避撞应进行的速度或者航向调整，再对融合空域内影响无人机与民航客机定位误差的关键因素构成与分布进行分析，并利用蒙特卡洛法对各类型冲突场景进行10万次仿真，最终计算出冲突解脱在不同场景下的风险等级概率，为未来融合空域内无人机与民航客机、电子围栏安全间隔的设置提供理论依据。

主权项：1.一种融合空域内无人机飞行碰撞风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于速度障碍法构建无人机避撞模型；S2、分析无人机在融合空域内运行影响因素；S3、采用蒙特卡洛法仿真模拟计算出无人机与民航客机的冲突场景下多因素影响下的无人机与民航客机碰撞风险等级发生概率，得出无人机与民航客机的解脱效果是否达到安全目标水平；所述步骤S2中的无人机在融合空域内运行影响因素包括：导航性能对无人机定位影响；气象因素对无人机定位影响；无人机状态改变造成的位置误差；民航客机定位误差；所述步骤S2中的导航性能对无人机定位影响的分析过程为：无人机GPS定位误差εx在运行速度方向服从均值μx为0，方差为σx2的高斯正态分布，标准差σx，定位误差εx密度函数表示为： 所述步骤S2中气象因素对无人机定位影响的分析过程为：假设无人机飞行者所受顺风及逆风频率相同，无人机在高空风影响下的定位误差εw符合正态分布，密度函数表示为： 式中，μw与σw分别表示单独考虑气象因素高空风时，无人机定位误差的均值与方差；所述步骤S2中的无人机状态改变造成的位置误差包括改变航向时的定位误差和改变航向时的定位误差；所述改变航向时的定位误差的分析过程为：无人机期望转弯角度Δθ与实际转弯角度Δθ'之间产生偏差，其实际转弯角度服从正态分布，概率密度表示为： 所述改变航向时的定位误差的分析过程为：无人机运行速度由v1变为v1'时，飞行航程S表示为： 式中，tf为无人机变速结束时间，受自身性能约束，表示为： 式中，amax为无人机最大加速度；无人机在按照最大加速度amax的指令进行变速时，实际执行过程中受到不确定性因素干扰，最大加速度amax服从正态分布，表示为： 式中，a表示无人机加速度，σa2表示加速度的方差；所述步骤S2中的民航客机定位误差的分析过程为：民航班机导航误差通常由导航精度引起，密度函数服从期望值为0的双指数分布，表示为： 式中，m为位置参数，n为尺度参数且n0，二者为偏航误差概率密度中的参数；所述步骤S3的具体步骤为：S31、根据无人机运行特点，设定无人机安全圆半径和无人机机载传感器探测半径；S32、根据航空器运行最小间隔距离将无人机碰撞风险等级划分为：当两机最小间隔距离小于1.76km时，定为严重事故，当两机最小间隔距离处于1.76km与3km之间时，定为危险接近，当两机最小间隔距离处于3km与10km之间时，定为飞行冲突，当两机最小间隔距离处于10km与15km之间时，定为存在风险，当两机最小间隔距离大于15km时，定为安全运行；S33、选取大型无人机与民航航机作为碰撞对象，设定融合空域内不确定因素参数以及无人机，同时设定民航客机初始信息以获得不同的无人机与民航客机的冲突场景，并确定不同的无人机与民航客机的冲突场景的解脱策略为航向解脱或速度解脱；采用蒙特卡洛仿真模拟，对不同的无人机与民航客机的冲突场景进行若干次重复实验，统计无人机与民航客机之间的风险等级分别处于严重事故、危险接近、飞行冲突、存在风险、安全运行的发生次数，并计算出各风险等级发生概率，得出无人机与民航客机的解脱效果是否达到安全目标水平。

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