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基于5G移动通信的无人机与民用飞机防相撞技术研究

杨秀玉  
【摘要】:随着无人机行业的不断壮大,无人机数量的不断增加,无人机应用领域的不断增多,无人机事件也越来越多,给飞机的飞行安全和地面人员的人生财产安全带来严重威胁。我国为此颁布了相关规章划设隔离空域限制无人机的飞行范围来避免无人机与飞机相撞,但由于无人机和飞机不能共享空域,极大地浪费了有限空域,也进一步抑制了无人机的发展。为了打破隔离空域对无人机飞行的限制,保证无人机与飞机在共享空域的情况下不发生相撞,本文研究了基于5G移动通信的无人机与民用飞机的防相撞技术,不仅可以高效利用空域,还能推动无人机行业的发展。无人机防相撞技术有着对无人机定位精度高和通信延时低的要求,结合我国在定位和通信技术方面的发展现状,通过可行性分析后选取GPS(Global Positioning System)/BDS(BeiDou Navigation Satellite System)组合定位对无人机高精度定位,5G移动通信实时交换无人机和民用飞机之间的飞行动态信息。该防相撞技术首先通过5G移动通信实现无人机和民用飞机之间的飞行动态信息交换,再利用动态电子格栅模型建立正常飞行情况下的动态电子格栅,其次通过预测算法预测飞行冲突,然后根据实际的冲突情况对有飞行冲突的无人机和飞机建立更大半径的动态电子格栅,最后当无人机和飞机相对距离等于两者动态电子格栅半径之和时,发出提醒或告警指令给无人机,提醒或告警无人机主动采取避撞机动,以此通过限制无人机的飞行范围来避免相撞。本文以AHMEMCR碰撞模型为基础先建立考虑空域因素的无人机与飞机的碰撞风险模型,再结合人、机、环、管四个方面的因素完善模型,最后利用该模型对无人机和飞机紧急避撞阶段的动态电子格栅半径的合理性进行验证。通过对无人机和飞机在有飞行冲突时所建立的动态电子格栅的半径进行了验证,提出的基于动态电子格栅的防相撞技术是可行的。该技术能通过建立无人机和飞机的动态电子格栅限制无人机飞行范围,在保证无人机与飞机在安全飞行的情况下打破目前无人机只能在隔离空域内飞行的格局。


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