[发明专利]一种中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法

说明书

本发明涉及无人机技术领域，且公开了一种中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法，所述流量控制方法分为以下六个部分：S₁无人机模型设计、S₂机场航路图模型设计、S₃航路规划方法设计、S₄飞行延时策略、S₅机场航路图更新方法设计、S₆紧急降落。该中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法，通过图论的中小型垂直起降固定翼无人机与多旋翼无人机于机场空域流量控制方法，利用图论方法对机场剩余航路实时调整，能够确保无人机在机场空域飞行安全，较好完成无人机在机场区域流量控制的目标，并且为需要紧急降落的无人机提供安全高效的接口，该方法满足实际情况下机场区域流量控制的需要，算法计算量小，鲁棒性高，普适性好，对类似机场均适用。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法。

背景技术

无人机应用于城市物流前景广阔，垂直起降与多旋翼无人机均可实现悬停与垂直起降，机动性能优异，转向灵活，对机场条件要求较低，适合应用于城市物流。民航采用的机场流量控制方法并不适用于可垂直起降的中小型无人机，且当前市面上的无人机机场也仅能实现单次单架无人机起降，在前一架无人机离开机场之后后续无人机才能进入。在真实的物流场景中，“机场”将是物资库存区、中转站或配送站，需具有同时起降多架无人机的能力。在机场区域无人机密度较大时，需要设计应用于城市物流场景的机场与合理的流量控制方法，保证无人机在机场区域的飞行安全并提高通行效率。因此，本专利申请提出了一种基于图论的中小型垂直起降固定翼无人机与多旋翼无人机于机场空域流量控制方法，该方法通过对机场航路实时调整，为进入机场空域的无人机规划出安全有效的航路，控制无人机的起降时间，达到流量控制的目的。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法，具备规划路线、安全出行的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种中小型垂直起降无人机机场空域流量控制方法，所述流量控制方法分为以下六个部分：S₁无人机模型设计、S₂机场航路图模型设计、S₃航路规划方法设计、S₄飞行延时策略、S₅机场航路图更新方法设计、S₆紧急降落。；

S₁无人机模型设计，无人机模型为质点模型。在无人机安全飞行时，可以将每一架无人机都视为一个质点，则无人机质点模型为：

其中l_i＞0，p_U,i表示第i架无人机的位置，v_i表示第i架无人机的速度，v_d,i表示第i架无人机的期望速度。

S₂机场航路图模型设计，机场航路图模型采用图论模型，用无向图Γ＝(N,E)表示机场航路图模型，用N来表示机场所有节点，机场节点数量为n_N，为正整数集，则图Γ节点可枚举表示为：

而E来表示机场所有航路，且机场航段数量为n_E，则图Γ航段可枚举表示为:

任意航段都可以用其两侧节点表示为：

E(j)＝{N(j)_s,N(j)_e}∈E，N(j)_s，N(j)_e∈N

令机场航路图图论模型为Γ，则得到Γ中航路图步骤如下：

(1)获取所有机场节点坐标，设共有n_N个节点编号为i的节点为N(i)，坐标为