[发明专利]一种基于RNP的快递无人机运行实时保护模型的建立方法

说明书

本发明公开了一种基于RNP的快递无人机运行实时保护模型的建立方法，属于计算、推算或计数的技术领域。该方法评估无人机性能及天气等因素后分别计算在垂直方向、纵向方向、横向方向上的航路定义误差、飞行技术误差及导航系统误差，计算三个方向的总系统误差，基于RNP概念确定满足无人机导航监视要求的三个方向的保护级，由三个方向的保护级划定无人机在航路阶段的实时保护模型。本申请通过分析无人机的性能及各种影响无人机定位的因素，从而确定了无人机三个方向上各种误差对保护级的影响，进一步计算出各个方向所需要的保护级，从而划定无人机的三维保护区域，进而对整个系统的精度及其完好性进行评估。

技术领域

本发明公开了一种基于RNP的快递无人机运行实时保护模型的建立方法，涉及无人机，属于计算、推算或计数的技术领域。

背景技术

随着现在物流行业的发展以及物流量的日益增加，传统的物流车辆配送面临着效率不高、偏远地区不易配送等诸多问题，使得很多物流公司的发展遇到了瓶颈。无人机快递以其便捷灵活的特点成为物流界热议的话题及研究的方向。目前，包括顺丰快递、美国亚马逊、UPS、DHL、FedEx等国内外多家物流公司都开始涉足无人机快递的研发，这些逐渐兴起的无人机快递运行为物流公司带来巨大的潜在收益。然而，大规模开展无人机快递运行对于各个公司来说是一项巨大的挑战。为确保无碰撞、实现无缝运行以及准时地在目标地点精准着陆需要对每一架独立运行的无人机进行实时安全评估并维持所需要的飞行安全水平。

截止到目前，虽然有一些学者致力于无人机快递安全运行的研究，但依然没有一套完整的运行管理模式。美国国家航空航天局(NASA)一直在尝试制定一套标准用于无人机交通管理系统来保证低空民用无人机的安全有效运行。为了实现这一系统，NASA与美国联邦航空局(FAA)已展开一系列的合作。同时，Jun等人依据国际民用航空组织在民航中应用的RNP(Required Navigation Performance，所需导航性能)的概念，将无人机运行风险与航迹一致性需求进行结合，对总体框架进行设计。RNP作为一种传统的应用在民航领域的导航规范，对飞行路径中航空器的水平方向精度需求进行定义。航空器在执行RNP运行时，必须保证有95％的航迹点满足所需水平精度。Jun等人的工作只是提出在小型无人机运行中也可以应用RNP的概念，但是针对无人机快递的系统精度和完好性评估的概念并未提及。

孙蕊等在之前的研究中，探讨了无人机快递的运输模型，并提出了无人机导航监视要求(UNMR，UAV Navigation Monitoring Requirement)规范来监测基于RNP的无人机快递的精度和完好性性能，初步得出了航路运行的水平位置精度但是研究只是定义了UNMR的总系统误差包括：导航系统误差、飞行技术误差和路径定义误差，但是对于这些误差的研究还不够深入。

综上，目前基于RNP的快递无人机运行的实时保护方案，基于RNP确定水平的定位精度从而划定水平的保护级，但是因为无人机具有低空运行、体积较小、速度较慢等特点，这一种方法并不能很好地利用空域资源，从而造成空域资源的浪费。此外，实时保护方案只在航路宽度中使用，在垂直方向与前进方向上并无明确规定。考虑到小型无人机运行环境的特殊性及其特点，为了提高空域的利用率，我们认为在前进方向和垂直方向的保护级也有必要进一步研究。本申请旨在提出一种能够满足无人机导航监视要求的三维实时保护模型。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于RNP的快递无人机运行实时保护模型的建立方法，所建立的三维保护模型考虑了垂直方向与前进方向上的保护级划定，既充分利用空域资源又满足无人机导航监视要求，解决了现有基于RNP的无人机运行保护方案不能很好利用空域资源的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：