動態碰撞

動態碰撞指的是施工階段因為各種誤差累積、施工邏輯錯亂等影響，發生的設計階段不存在的碰撞。

基本介紹

• 中文名：動態碰撞
• 套用領域：機械工程
• 影響因素：誤差累積、施工邏輯錯亂

研究背景與目的

首先，根據無人機與入侵機的運動狀態、兩機之間的最小安全距離等信息，通過幾何方法得出無人機不採取任何規避機動時兩機將發生碰撞區域的解析表達式，即無機動碰撞區數學模型; 其次，考慮無人機的機動能力約束，計算了無人機採取最大過載轉彎機動( 左轉或右轉) 時兩機恰好避免碰撞發生的邊界，即最大機動碰撞區數學模型; 在此基礎上，提出了不可規避區的概念; 進而定義了安全飛行包絡，它是無人機能夠規避入侵機威脅的分界線; 最後通過理論和仿真結合分析了影響各區域的主要因素。 仿真與分析結果表明所建碰撞區不僅可以幫助無人機選擇規避機動方式，而且能夠幫助無人機判定常規避撞機動是否失敗，並使無人機及時採取最大過載轉彎機動，對無人機安全避撞決策具有實際參考價值。

動態碰撞過程描述

無人機的避撞過程可分為3 個階段: 碰撞檢測、避撞決策和避撞機動。 其中，碰撞檢測是避撞的前提，避撞決策是避撞的關鍵。 無人機飛行過程中，通過自身攜帶的感測器或者來自機外其他可信系統( 如指揮中心、友機、ADS-B、C4 ISR 等) 獲得飛行區域一定範圍內的飛行目標運動信息，並實時進行碰撞檢測。 當檢測到碰撞的可能時，進行避撞決策並給出規避機動方式和機動時刻。 一般而言，當離威脅目標較遠有充足的規避時間時，可採取常規的避撞機動方法( 如重規劃航路) ，其避撞反應時間較長; 而當距離威脅目標較近時則需要以無人機的最大機動能力對威脅進行緊急規避; 當和威脅目標接近到一定程度時，無論無人機如何機動都無法避免碰撞的發生。 常規的避撞機動對於無人機完成飛行任務的影響較小，而緊急規避機動可能導致無人機偏離預定航路很遠的情況發生，是一種不得已的安全措施。 避撞決策就是要決定規避機動方式和機動時刻，以儘可能少地影響預定的飛行計畫。

動態碰撞研究成果

1) 建立了無機動碰撞區和最大機動碰撞區，並分別給出了兩區域的解析表達式。 所提出的無機動碰撞區和最大機動碰撞區，可用於進行常規機動和緊急機動的決策，判斷是否需要採取最大過載轉彎機動，以及選擇轉彎機動方向。

2) 根據無機動碰撞區和向左、向右最大機動碰撞區的相交區域，提出了不可規避區和安全飛行包絡的概念。 不可規避區和安全飛行包絡是飛行安全的最後決斷線，可為無人機避撞決策提供理論支撐，也可輔助有人機飛行員處理緊急避撞情形。

3) 通過理論分析和仿真計算結合的方法分析了各因素對所建區域的影響，驗證了建模的正確性; 並根據仿真分析結果，提出了基於所建碰撞區的無人機避撞策略。