低空空城三維可視化飛行沖突場景仿真.pdf

1、近些年隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對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也越來越受到人們的重視。未來低空空域中飛行器的種類和數(shù)量必然會呈現(xiàn)增漲勢態(tài)，使用對象也將趨于多元化。伴隨著近兩年無人機(jī)商用和民用規(guī)模的擴(kuò)大，低空空域的飛行安全問題愈顯突出。在低空開放的過程中，為保證飛行的安全和效率，我們需要借鑒國外航空發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，采用三維可視化技術(shù)對低空空域的飛行活動進(jìn)行管理。
　　飛行器在低空空域飛行的

2、過程中可能會與不同類型的物體發(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。低空飛行主要會遇到兩大類飛行沖突，一類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；一類是飛行器與飛行器之間的飛行沖突。通過對兩大類飛行沖突的分析，建立了其三維可視化模型，并利用線性規(guī)劃的方法對飛行器之間的飛行沖突進(jìn)行沖突解脫。
　　本文首先對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)的三類低空空域類型，選取了相對應(yīng)的三種典型飛行場景，即機(jī)場、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景的數(shù)學(xué)模型。機(jī)場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)為一顆相對平衡的BSP場景樹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景進(jìn)行三維可視化顯示，并對其可能發(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，建立其沖突檢測模型并對低空空域中