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军航无人机与民航航班侧向碰撞风险评估

李琦 甘旭升 孙静娟 王明华

李琦, 甘旭升, 孙静娟, 等 . 军航无人机与民航航班侧向碰撞风险评估[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(4): 724-730. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0030
引用本文: 李琦, 甘旭升, 孙静娟, 等 . 军航无人机与民航航班侧向碰撞风险评估[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(4): 724-730. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0030
LI Qi, GAN Xusheng, SUN Jingjuan, et al. Risk assessment of lateral collision between military UAV and civil aviation flight[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(4): 724-730. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0030(in Chinese)
Citation: LI Qi, GAN Xusheng, SUN Jingjuan, et al. Risk assessment of lateral collision between military UAV and civil aviation flight[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(4): 724-730. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0030(in Chinese)

军航无人机与民航航班侧向碰撞风险评估

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0030
基金项目: 

国家自然科学基金 11726624

详细信息
    作者简介:

    李琦  男, 硕士, 讲师。主要研究方向: 管理科学与工程

    甘旭升  男, 博士, 副教授, 硕士生导师。主要研究方向: 航空管制

    孙静娟  女, 博士, 讲师。主要研究方向: 航空管制

    王明华  女, 博士, 讲师。主要研究方向: 航空管制

    通讯作者:

    甘旭升. E-mail: gxsh15934896556@qq.com

  • 中图分类号: V328.1

Risk assessment of lateral collision between military UAV and civil aviation flight

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 11726624

More Information
  • 摘要:

    近年来无人机(UAV)已经成为新型作战力量。为解决军航UAV与民航航班之间的飞行冲突,确保飞行安全,对经典EVENT模型进行改进,提出适用于UAV的碰撞风险模型。着重研究了导航方式、人为因素、高空风对于UAV飞行的影响,并构建了相应的位置偏差模型。首先,利用蒙特卡罗法求解军航UAV与民航航班之间侧向间隔丢失的频率;其次,利用MATLAB进行算例仿真,验证模型的有效性,并得出了侧向碰撞概率随参数变化的关系;最后,通过计算不同安全间隔下的碰撞风险,对空域使用提出建议。

     

  • 图 1  模型示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of model

    图 2  军民航航线示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of military and civil aviation routes

    图 3  动作起点示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of starting point of action

    图 4  军航无人机位置偏差示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of military aviation UAV position deviation

    图 5  民航航班位置偏差示意图

    Figure 5.  Schematic diagram of civil aviation flight position deviation

    图 6  军民航位置偏差示意图

    Figure 6.  Schematic diagram of military and civil aviation position deviation

    图 7  碰撞风险图

    Figure 7.  Collision risk

    表  1  用户等效距离误差

    Table  1.   User equivalent distance error

    所属单元 误差源 导航系统误差/m
    空间部分 卫星时钟稳定性 3.0
    卫星扰动可确定性 1.0
    选择可用性(SA) 32.3
    其他 0.5
    控制部分 星历预计误差 4.2
    其他(推力性能等) 0.9
    用户部分 电离层延迟 5.0
    对流层延迟 1.5
    接收机噪声 1.5
    多路径误差 2.5
    其他 0.5
    系统UERE 总的误差(均方根) 33.3
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    表  2  侧向碰撞风险模型所需参数值

    Table  2.   Required parameter values of lateral collision risk model

    参数 数值 参数 数值
    λjx/m 22.7 E(S) 0.61
    λjy/m 14.2 v/(m·s-1) 240
    λjz/m 4.1 σv 15
    λhx/m 72.8 σγ 2
    λhy/m 79.8 σx 66.6
    λhz/m 24.1 Pz(0) 0.5
    β 0.034 L/km 10
    Ux/(m·s-1) 129 Uy/(m·s-1) 262
    Uz/(m·s-1) 5 w/(m·s-1) 0.58
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    表  3  不同起点碰撞风险表

    Table  3.   Collision risk with different starting points

    起点 碰撞风险/(次·飞行小时-1)
    S1 7.36×10-11
    S2 6.84×10-11
    S3 5.37×10-11
    S4 3.21×10-11
    S5 4.43×10-10
    S6 3.16×10-10
    S7 2.86×10-10
    S8 9.46×10-11
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    表  4  不同间隔下碰撞风险表

    Table  4.   Collision risk at different intervals

    安全间隔/km 碰撞风险/(次·飞行小时-1)
    10 7.36×10-11
    9 3.42×10-11
    8 4.32×10-10
    7 3.47×10-9
    6 6.43×10-9
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-21
  • 录用日期:  2020-05-22
  • 网络出版日期:  2021-04-20

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