RU2772594C1 - Method for organizing the air traffic of a group of unmanned aerial vehicles in the landing zone - Google Patents
Method for organizing the air traffic of a group of unmanned aerial vehicles in the landing zone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772594C1 RU2772594C1 RU2021126243A RU2021126243A RU2772594C1 RU 2772594 C1 RU2772594 C1 RU 2772594C1 RU 2021126243 A RU2021126243 A RU 2021126243A RU 2021126243 A RU2021126243 A RU 2021126243A RU 2772594 C1 RU2772594 C1 RU 2772594C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uav
- uavs
- landing
- potential
- waiting area
- Prior art date
Links
- 230000003334 potential Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims description 2
- 230000010006 flight Effects 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 13
- 230000000368 destabilizing Effects 0.000 description 13
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 210000000188 Diaphragm Anatomy 0.000 description 2
- 210000000554 Iris Anatomy 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу повышения безопасности полетов группы беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в зоне ожидания при посадке роевых структур БЛА как минимум на одну посадочную платформу и предназначен для минимизации риска столкновений БЛА в зоне ожидания при их движении в групповой структуре в условиях дестабилизирующих факторов. Оно может быть использовано при модернизации существующих систем посадки роботизированных платформ для БЛА, в условиях посадки роевых структур БЛА, создании перспективных транзитно-оконечных станций обслуживания БЛА при высокой интенсивности их поступления на посадку для обслуживания одной или несколькими платформами и сетевого взаимодействия множества подобных станций. The invention relates to a method for improving the flight safety of a group of unmanned aerial vehicles (UAVs) in a waiting area when landing UAV swarm structures on at least one landing platform and is designed to minimize the risk of collisions of UAVs in the waiting area when they move in a group structure under conditions of destabilizing factors. It can be used in the modernization of existing systems for landing robotic platforms for UAVs, in the conditions of landing of swarm structures of UAVs, the creation of promising transit-terminal stations for servicing UAVs with a high intensity of their landing for service by one or more platforms and network interaction of many similar stations.
Одним из направлений повышения безопасности движения БЛА в зоне посадки является исключение человеческого фактора путем применения систем автоматической посадки.One of the ways to improve the safety of UAV movement in the landing area is to eliminate the human factor through the use of automatic landing systems.
Известен способ точной посадки БЛА на посадочную платформу по патенту RU 2 722 521 C1 (от 2020.06.01, МПК G05D01/06 H04B1/3827 G06T7/55 G01B11/00 B64F1/00). Для реализации способа получают видеокадр с чётко различимым изображением БЛА при нахождении его в зоне посадки с помощью видеокамеры, закрепленной на посадочной платформе базовой станции или стартового контейнера, определяют положение БЛА на видеоизображении методами компьютерного зрения. Получают данные о координатах БЛА от датчиков, расположенных на его борту. Производят сравнение данных, полученных на посадочной платформе, и данных с борта БЛА. Передают управляющие сигналы для корректировки траектории посадки с учетом поправочных коэффициентов, полученных на основании сравнения вышеуказанных данных. There is a known method for precise landing of a UAV on a landing platform according to patent RU 2 722 521 C1 (dated 2020.06.01, IPC G05D01/06 H04B1/3827 G06T7/55 G01B11/00 B64F1/00). To implement the method, a video frame is obtained with a clearly distinguishable image of the UAV when it is in the landing zone using a video camera fixed on the landing platform of the base station or launch container, the position of the UAV on the video image is determined by computer vision methods. They receive data on the coordinates of the UAV from sensors located on its board. The data obtained on the landing platform and the data from the UAV are compared. Control signals are transmitted to correct the landing trajectory, taking into account the correction factors obtained on the basis of a comparison of the above data.
Повышение точности приземления БЛА на платформу по патенту RU 2722249 С1 (от 2020.05.28, МПК B64F 1/22 B64C 39/02) основано на применении устройства позиционирования, которое выполнено в виде ирисовых диафрагм, соединенных с приводом закрывания/открывания, и воронок, причем общее количество ирисовых диафрагм и воронок составляет не более максимального количества опор БЛА.Improving the accuracy of UAV landing on the platform according to patent RU 2722249 C1 (dated 2020.05.28, IPC B64F 1/22 B64C 39/02) is based on the use of a positioning device, which is made in the form of iris diaphragms connected to the closing / opening drive, and funnels, moreover, the total number of iris diaphragms and funnels is not more than the maximum number of UAV supports.
Недостатком приведенных патентов является решение задачи посадки одиночного БЛА на поверхность платформы и его позиционирование с целью дальнейшего обслуживания, например, замена или зарядка аккумуляторной батареи, перезагрузка грузов и т.п. The disadvantage of the above patents is the solution of the problem of landing a single UAV on the surface of the platform and its positioning for the purpose of further maintenance, for example, replacing or charging the battery, reloading cargo, etc.
Задача посадки группы (роя) БЛА или множества БЛА с интенсивностью поступления выше скорости посадки одиночного БЛА на посадочную платформу предусматривает использование системы посадки как системы массового обслуживания [Pasechnikov, I. I., Pasechnikov, R. I., Nazarov, A. S., & Rodionov, D. V. (2021, May). Design features of an information-measuring and control system for landing a swarm of small unmanned aerial vehicles. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1902, No. 1, p. 012128). IOP Publishing], которая имеет обслуживающее устройство 1 (фиг.1) с заданной производительностью G - посадочную платформу с соответствующей системой посадки, реализующую поочередную посадку БЛА с заданной скоростью, устройство накопление 2 (фиг. 1) с максимально допустимым значением очереди N - зону ожидания посадки множества БЛА с предельным значением группы (роя) БЛА и рекомендуемая буферная зона посадки 3 (фиг. 1), которая предназначения для выравнивания скорости БЛА при выходе из зоны ожидания и скорости БЛА при входе на линию посадки. В буферной зоне может находиться более чем один БЛА. В рассматриваемой системе безопасность воздушного движения определяется безопасностью полетов в зоне ожидания БЛА и осуществляется путем назначения в зоне ожидания каждому БЛА независимого замкнутого маршрута, причем в таком маршруте может быть несколько БЛА, но за счет временного распределенного регулирования темпа поступления БЛА на маршруты их столкновение исключается. Однако, при дестабилизирующих факторах, например, порывах ветра и др., защитные интервалы между БЛА нарушаются и возрастает риск аварийной ситуации. Недостатком является отсутствие способа повышения безопасности полетов группы БЛА при посадке на посадочную платформу в условиях дестабилизирующих факторов, приводящих к нарушению траекторий движения БЛА.The task of landing a group (swarm) of UAVs or a plurality of UAVs with an arrival rate higher than the landing speed of a single UAV on a landing platform involves the use of the landing system as a queuing system [Pasechnikov, I. I., Pasechnikov, R. I., Nazarov, A. S., & Rodionov, D. V. (2021, May ). Design features of an information-measuring and control system for landing a swarm of small unmanned aerial vehicles. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1902, No. 1, p. 012128). IOP Publishing], which has a service device 1 (Fig. 1) with a given performance G - a landing platform with an appropriate landing system that implements an alternate landing of the UAV at a given speed, an accumulation device 2 (Fig. 1) with the maximum allowable queue value N - zone waiting for the landing of a plurality of UAVs with the limit value of the UAV group (swarm) and the recommended landing buffer zone 3 (Fig. 1), which is designed to equalize the UAV speed when leaving the waiting area and the UAV speed when entering the landing line. There can be more than one UAV in the buffer zone. In the system under consideration, air traffic safety is determined by the safety of flights in the UAV waiting area and is carried out by assigning an independent closed route to each UAV in the waiting area, and there can be several UAVs in such a route, but due to the temporary distributed control of the UAV arrival rate on the routes, their collision is excluded. However, with destabilizing factors, for example, gusts of wind, etc., the protective intervals between UAVs are violated and the risk of an emergency increases. The disadvantage is the lack of a way to improve the flight safety of a group of UAVs when landing on a landing platform in conditions of destabilizing factors leading to a violation of the UAV trajectories.
В качестве прототипа выбран способ обеспечения безопасности полетов БЛА в составе группы [Kuriki Y., Namerikawa T. Consensus-based cooperative formation control with collision avoidance for a multi-UAV system //2014 American Control Conference. – IEEE, 2014. – С. 2077-2082.].As a prototype, a method for ensuring the safety of UAV flights as part of a group [Kuriki Y., Namerikawa T. Consensus-based cooperative formation control with collision avoidance for a multi-UAV system //2014 American Control Conference. - IEEE, 2014. - S. 2077-2082.].
Сущность прототипа заключается в том, что применяется модифицированный алгоритм искусственного потенциального поля для уклонения от столкновений при движении БЛА в группе на основе данных бортовых пассивных сенсоров и корректирующих данных наземной станции обслуживания с активными системами наблюдения за воздушным пространством. БЛА с вертикальным взлетом и посадкой уклоняются только в вертикальном направлении. Как показано на фиг. 2, зона безопасности образована вокруг центра масс летательного аппарата и представляет собой область цилиндрической формы с высотой 2ΔH и радиусом ΔR. Если зона безопасности одного БЛА пересекается с зонами соседних БЛА, то все БЛА с пересекающимися областями начинают производить маневр уклонения. Данное действие производится до момента исчезновения пересечений зон безопасности БЛА.The essence of the prototype lies in the fact that a modified algorithm of the artificial potential field is used to avoid collisions when the UAV moves in a group based on the data of the onboard passive sensors and the corrective data of the ground service station with active airspace surveillance systems. UAVs with vertical takeoff and landing evade only in the vertical direction. As shown in FIG. 2, the safety zone is formed around the center of gravity of the aircraft and is a cylindrical area with a height of 2ΔH and a radius of ΔR. If the security zone of one UAV intersects with the zones of neighboring UAVs, then all UAVs with intersecting areas begin to perform an evasive maneuver. This action is performed until the intersection of the UAV safety zones disappears.
На фиг. 2 приняты обозначения: r i и h i - положение на горизонтальной плоскости и высота полета i-го БЛА соответственно; |r ij | - проекция расстояния между БЛА i и j на горизонтальную плоскость; |h ij | - разница высот между ними.In FIG. 2 adopted designations: r i and h i - the position on the horizontal plane and the flight altitude of the i -th UAV, respectively; | rij | - projection of the distance between the UAV i and j on the horizontal plane; | h ij | is the height difference between them.
Указанные расстояния определяются выражениями:The indicated distances are determined by the expressions:
(1) (one)
Искусственное потенциальное поле, создаваемое БЛА i и j определяется какThe artificial potential field created by the UAV i and j is defined as
(2) (2)
где - положительный коэффициент управления. Как видно из выражения (2), искусственный потенциал возникает при пересечении зон безопасности, при этом его значение становится выше, чем сильнее имеет место пересечение зон безопасности, в частности, при уменьшении разности высот между БЛА i и j. Искусственный потенциал равен нулю, если зоны безопасности БЛА не пересекаются.where - positive control coefficient. As can be seen from expression (2), an artificial potential arises when crossing safety zones, and its value becomes higher, the stronger the intersection of safety zones takes place, in particular, when the height difference between UAVs i and j decreases. The artificial potential is equal to zero if the safety zones of the UAV do not intersect.
Из (2) находится усредненное потенциальное поле, создаваемое i-м БЛА:From (2) the averaged potential field created by the i -th UAV is found:
(3) (3)
Из (3), полное искусственное потенциальное поле, создаваемое всеми БЛА определяется следующим образом:From (3), the total artificial potential field created by all UAVs is determined as follows:
(4) (four)
В указанной работе предложено введение искусственной силы, создаваемой i-м БЛА для ухода от столкновений с соседними аппаратами:In this work, it is proposed to introduce an artificial force created by the i -th UAV to avoid collisions with neighboring vehicles:
(5) (5)
Здесь нет локального минимума, т.к. полное потенциальное поле U c сформировано только из отталкивающих потенциальных полей. Выражение (5) в векторной форме имеет вид:There is no local minimum here, since full potential fieldU c formed only from repulsive potential fields. Expression (5) in vector form has the form:
(6) (6)
Искусственная сила действует в направлении, противоположном градиенту потенциала, таким образом, уменьшается воздействие потенциального поля и это приводит к увеличению суммы расстояний между БЛА по вертикальной оси.The artificial force acts in the direction opposite to the potential gradient, thus, the impact of the potential field decreases and this leads to an increase in the sum of the distances between the UAVs along the vertical axis.
Недостатком указанного способа является то, что безопасность полетов БЛА в группе обеспечивают решением задачи уклонения от столкновения каждым БЛА, однако, при посадке группы БЛА на как минимум одну посадочную платформу не учитывается возможность информационно-измерительной и управляющей системой посадки изменять структуру группы БЛА в зоне ожидания путем уменьшения их количества в конфликтном пространственном участке.The disadvantage of this method is that the flight safety of UAVs in a group is ensured by solving the problem of collision avoidance by each UAV, however, when landing a UAV group on at least one landing platform, the possibility of the information-measuring and landing control system to change the structure of the UAV group in the waiting area is not taken into account by reducing their number in the conflict spatial area.
Целью изобретения является повышение безопасности воздушного движения группы БЛА при посадке как минимум на одну посадочную платформу в условиях дестабилизирующих факторов за счет использования управляющего воздействия системы посадки на конфликтный пространственный участок зоны ожидания.The aim of the invention is to improve the air traffic safety of a group of UAVs when landing on at least one landing platform under conditions of destabilizing factors through the use of the control action of the landing system on the conflicted spatial section of the waiting area.
Предлагаемый способ основан на особенностях системы посадки с наличием зоны ожидания БЛА, а именно: во-первых, посадочная платформа, или система из нескольких посадочных платформ, имеет информационно-измерительную систему посадки, которая с помощью системы контроля воздушного пространства зоны ожидания имеет возможность формировать зоны безопасности для каждого БЛА и вычислять искусственное потенциальное поле опасного сближения, характеризующее степень пересеченности зон безопасности БЛА, во-вторых, в условиях посадки роевой структуры БЛА имеет место непрерывный, периодический процесс вывода из зоны ожидания БЛА в буферную зону посадки, либо непосредственно на линию посадки, для реализации процедуры посадки БЛА как минимум на одну платформу, при этом информационно-измерительной системой организуется множественный доступ БЛА, в том числе с приоритетным обслуживанием. В результате, имеется возможность на основе анализа пересеченности зон безопасности в условиях дестабилизирующих факторов осуществить принудительную посадку как минимум одного БЛА, создающего наибольший риск столкновения в зоне ожидания.The proposed method is based on the features of the landing system with the presence of a UAV waiting area, namely: firstly, the landing platform, or a system of several landing platforms, has an information-measuring landing system, which, using the airspace control system of the waiting area, has the ability to form zones safety for each UAV and calculate the artificial potential field of dangerous proximity, which characterizes the degree of intersection of the UAV safety zones, secondly, in the conditions of landing of the UAV swarm structure, there is a continuous, periodic process of moving from the UAV waiting area to the landing buffer zone, or directly to the landing line , to implement the UAV landing procedure on at least one platform, while the information-measuring system organizes multiple UAV access, including with priority service. As a result, it is possible, based on the analysis of the roughness of security zones under conditions of destabilizing factors, to carry out a forced landing of at least one UAV that creates the greatest risk of collision in the holding area.
Техническим результатом предлагаемого способа является нахождение зон безопасности для каждого БЛА, нормированных значений потенциалов поля:The technical result of the proposed method is to find safety zones for each UAV, normalized field potential values:
, (8) , (eight)
характеризующего риски столкновения, выбор наибольшего как минимум в одной точке, соответствующей БЛА с наибольшим риском аварийной ситуации, которому подается команда выхода из зоны ожидания для реализации процесса посадки на посадочную платформу.characterizing the risks of a collision, choosing the largest one at least at one point, corresponding to the UAV with the highest risk of an emergency, which is commanded to exit the holding area to implement the process of landing on the landing platform.
Технический результат достигается тем, что БЛА при опасном сближении с ближайшими летательными аппаратами, в соответствии с алгоритмом уклонения от столкновения, вычисляется потенциал опасного сближения, который передается наземной станции обслуживания в блок управления доступом к системе посадки, где проводится анализ и выбор БЛА с наибольшим значением нормированного потенциала опасного сближения, формирование и передача команды управления на посадку указанного БЛА (фиг.3), либо вычисление геометрических координат всех БЛА в зоне посадки с помощью технических средств контроля воздушного пространства в зоне ожидания и передачи данных в блок управления доступом к системе посадки, в котором вычисляются нормированные значения потенциалов искусственного поля опасного сближения, и по полученным данным вырабатывается решение на выбор как минимум одного БЛА с наибольшим значением нормированного потенциала, для подачи ему команды на посадку (фиг. 4), либо применение одного и второго способов с дальнейшим анализом и сравнением полученных данных, в результате которых определяется БЛА для вывода его из зоны ожидания на посадку.The technical result is achieved by the fact that the UAV, when approaching the nearest aircraft, in accordance with the collision avoidance algorithm, calculates the potential for dangerous approach, which is transmitted to the ground service station to the access control unit to the landing system, where the UAV with the largest value is analyzed and selected. of the normalized dangerous proximity potential, the formation and transmission of a control command to land the specified UAV (figure 3), or the calculation of the geometric coordinates of all UAVs in the landing area using technical means for monitoring the airspace in the waiting area and transmitting data to the access control unit to the landing system, in which the normalized values of the potentials of the artificial dangerous proximity field are calculated, and according to the data obtained, a decision is made to select at least one UAV with the highest value of the normalized potential, to give it a command to land (Fig. 4), or to use one and the second methods with further analysis and comparison of the data obtained, as a result of which the UAV is determined to take it out of the waiting area for landing.
Отличие предложенного способа от прототипа состоит в том, что безопасность воздушного движения в зоне ожидания в условиях дестабилизирующих факторов повышается не только за счет применения способа уклонения от столкновения БЛА, но и выбором информационно-измерительной системой посадки как минимум одного БЛА с наибольшим риском столкновения и вывода его из зоны ожидания в зону посадки. В результате в точке с наибольшим нормированным потенциалом – в пространственной точке наибольшего риска столкновения, осуществляется прореживание структуры зоны ожидания, как минимум на один БЛА, и как следствие снижается риск столкновения БЛА.The difference between the proposed method and the prototype is that the safety of air traffic in the waiting area under conditions of destabilizing factors is increased not only by using the UAV collision avoidance method, but also by selecting at least one UAV with the highest risk of collision and withdrawal by the information-measuring landing system. him from the holding area to the boarding area. As a result, at the point with the highest normalized potential - at the spatial point of the greatest risk of collision, the waiting area structure is thinned out by at least one UAV, and as a result, the risk of UAV collision is reduced.
Краткая характеристика рисунков.Brief description of the drawings.
На фиг. 1 представлена модель системы посадки роевых групп БЛА на робототехническую платформу в виде системы массового обслуживания, состоящей из основных блоков:In FIG. 1 shows a model of a system for landing UAV swarm groups on a robotic platform in the form of a queuing system, consisting of the main blocks:
1 – посадочная платформа с заданной производительностью G;1 - landing platform with a given capacity G;
2 – зона ожидания БЛА с количеством БЛА в очереди N;2 - UAV waiting area with the number of UAVs in the queue N;
3 – буферная зона посадки.3 - buffer landing zone.
Входной поток БЛА является случайным с интенсивностью γвх.The UAV input stream is random with intensity γ in .
На фиг. 2 приведены зоны безопасности двух ближайших друг к другу БЛА. Принятые обозначения:In FIG. 2 shows the security zones of two UAVs closest to each other. Accepted designations:
r i и h i - положение на горизонтальной плоскости и высота полета i-го БЛА соответственно; |r ij | - проекция расстояния между i-м и j-м БЛА на горизонтальную плоскость; |h ij | - разница высот между ними; область безопасности цилиндрической формы для БЛА с высотой 2ΔH и радиусом ΔR. r i andh i -position on the horizontal plane and flight altitudeith UAV, respectively; |r ij | - projection of the distance betweeni-m andj-m UAV on a horizontal plane; |h ij | - height difference between them; a cylindrical safety area for UAVs with a height of 2ΔH and a radius of ΔR.
На фиг.3. раскрыта структурная схема способа повышения безопасности полетов БЛА в зоне ожидания при дестабилизирующих факторах на основе получаемых от БЛА данных о потенциалах опасного сближения. Принятые обозначения блоков:In Fig.3. a block diagram of a method for improving the safety of UAV flights in the holding area with destabilizing factors based on data received from UAVs on dangerous approach potentials is disclosed. Accepted block designations:
4 – вычислительный блок БЛА;4 - UAV computing unit;
5 – БЛА;5 - UAV;
6 – бортовой пассивный сенсор;6 – onboard passive sensor;
7 – наземная станция обслуживания;7 - ground service station;
8 – система средств технического контроля воздушного пространства в зоне ожидания;8 - system of means of technical control of airspace in the waiting area;
9 – модем связи БЛА;9 – UAV communication modem;
10 – модем связи наземной станции обслуживания;10 – ground service station communication modem;
11 – блок управления доступом к системе посадки;11 - control unit for access to the landing system;
12 – блок формирования сигналов уклонения от столкновения исполнительным устройствам БЛА.12 - block for generating collision avoidance signals to UAV actuating devices.
На фиг. 4 показана структурная схема способа повышения безопасности полетов БЛА в зоне ожидания при дестабилизирующих факторах на основе вычисления искусственного потенциального поля опасного сближения БЛА с помощью технических средств контроля воздушного движения в зоне ожидания.In FIG. 4 shows a block diagram of a method for improving the safety of UAV flights in the holding area under destabilizing factors based on the calculation of an artificial potential field of UAV dangerous proximity using technical means of air traffic control in the holding area.
Система посадки групп (роевых структур) БЛА является системой массового обслуживания БЛА, с входным случайным потоком БЛА γвх, состоящей из как минимум одного обслуживающего устройства – посадочной платформы 1 (фиг. 1 а) и накопительного устройства – зоной ожидания БЛА 2 (фиг. 1 а), выход которой соединен со входом посадочной платформы 1. Так как скорость движения БЛА в зоне ожидания 2 отличается от скорости посадки на посадочную платформу 1, то для сопряжения скоростей используется промежуточное звено – буферная зона посадки 3 (фиг. 1 б). В буферной зоне посадки 3 может находиться более чем один БЛА в случае большого количества БЛА в зоне ожидания 2 и высокой скорости обслуживания посадочной платформы 1, либо при наличии более чем одной посадочной платформы 1. БЛА, поступившие в зону ожидания 2 для посадки, двигаются в ней по независимым маршрутам с интервалами таким образом, что зоны безопасности двух ближайших друг к другу БЛА (фиг. 2) не пересекаются, при этом выполняется условие:The landing system for groups (swarm structures) of UAVs is a UAV queuing system, with an input random UAV flow γ in , consisting of at least one service device - landing platform 1 (Fig. 1a) and a storage device - UAV waiting area 2 (Fig. 1 a), the output of which is connected to the input of the
. (9) . (9)
В а р и а н т 1 повышения безопасности полетов группы БЛА в зоне ожидания при дестабилизирующих факторах (фиг. 3).
Взаимное расположение зон безопасности определяется вычислительным блоком 4 БЛА 5 в процессе его движения на основе данных поступающих от L бортовых пассивных сенсоров 6 и корректирующих данных наземной станции обслуживания 7, полученных с помощью системы средств технического контроля воздушного пространства в зоне ожидания 8. Данные от наземной станции обслуживания 6 поступают в вычислительный блок 4 через модем связи 9 БЛА 5. В случае воздействия дестабилизирующих факторов, когда условие (9) соседних БЛА 5 не выполняется, вычислительным блоком 4 i-го БЛА 5, в соответствии с выражениями (2) и (3) находится усредненный искусственный потенциал опасного сближения, создаваемый i-м БЛА 5. Этот результат пересылается в модем связи 9 БЛА 5 для формирования и отправки сообщения об аварийном сближении со значением потенциала опасного сближения. Сигнал об аварийном сближении со значением потенциала опасного сближения БЛА 5 принимается наземной станций обслуживания 7 с помощью модема связи 10 и передается в блок управления доступом к системе посадки 11. Одновременно с этим, вычислительным блоком 4 БЛА 5 вычисляется искусственная сила, в соответствии с выражением (5), для ухода от столкновений с ближайшими БЛА 5 и передается соответствующий сигнал в блок формирования сигналов уклонения от столкновения исполнительным устройствам 12 БЛА 5. На основе полученных данных от одного и более БЛА 5 с ненулевыми значениями усредненных потенциалов опасного сближения в блоке управления доступом к системе посадки 11 вычисляется искусственное потенциальное поле опасного сближения, определяется БЛА с наибольшим значением нормированного потенциала опасного сближения, вычисленным в соответствии с выражением (8), формируется и отправляется через модем связи 10 ему команда для выхода из зоны ожидания в зону посадки. The relative position of the safety zones is determined by the
В а р и а н т 2 повышения безопасности полетов группы БЛА в зоне ожидания при дестабилизирующих факторах (фиг. 4).
Система средств технического контроля воздушного пространства в зоне ожидания 8 определяет координаты всех N БЛА 5, которые передаются по каналам связи наземной станции обслуживания 7 с помощью модема связи 10 в блок управления доступом к системе посадки 11. В блоке управления доступом к системе посадки 11 вычисляется искусственной потенциальное поле опасного сближения в соответствии с выражениями (2) и (3), определяется как минимум один БЛА 5 с наибольшим нормированным потенциалом опасного сближения, с использованием выражения (8), формируется и передается с помощью модема связи 10 ему команда для выхода из зоны ожидания в зону посадки.The airspace technical control system in the waiting
В а р и а н т 3 повышения безопасности полетов группы БЛА в зоне ожидания при дестабилизирующих факторах.
В условиях воздействия дестабилизирующих факторов БЛА 5 с отличными от нуля вычисленными значениями усредненных потенциалов поля опасного сближения передают сигналы аварийного сближения с усредненными значениями потенциалов опасного сближения по каналам связи наземной станции обслуживания 7 в блок управления доступом к системе посадки 11, одновременно с этим данные о координатах всех БЛА 5 от системы средств технического контроля воздушного пространства в зоне ожидания 8 по каналам связи также поступают на наземную станцию обслуживания 7 в блок управления доступом к системе посадки 11, где вычисляется потенциальное поле опасного сближения и нормированные потенциалы на основе данных, полученных путем измерений и от БЛА 5, осуществляется сравнительный анализ и определяется как минимум один БЛА 5 с наибольшим значением нормированного потенциала опасного сближения, формируется и передается с помощью модема связи 10 ему команда на выход из зоны ожидания в зону посадки. Under the influence of destabilizing factors, the UAV 5 with non-zero calculated values of the average potentials of the dangerous proximity field transmits emergency approach signals with averaged values of the potentials of dangerous proximity via the communication channels of the
Доказательством технической реализуемости является наличие необходимых технических и вычислительных ресурсов как минимум информационно-измерительной системы посадки роя БЛА, измерительной аппаратуры и беспроводных систем связи в зоне посадки между блоком управления доступом к системе посадки и множеством БЛА. The proof of technical feasibility is the availability of the necessary technical and computing resources, at least the information and measuring system of the UAV swarm landing, measuring equipment and wireless communication systems in the landing area between the access control unit to the landing system and the plurality of UAVs.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2772594C1 true RU2772594C1 (en) | 2022-05-23 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784221C1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Information-measuring and control system for landing a group of unmanned aerial vehicles on a landing platform |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2270471C1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-02-20 | Государственное предприятие Конструкторское бюро "Мотор" | Flight vehicle control complex |
RU2353891C1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество Главное Управление Научно-Производственное Объединение "Стройтехавтоматика" | Unmanned robotic complex for remote monitoring and blocking potentially dangerous objects by air robots, equipped with integrated system for support of decision making on provision of required efficiency of their application |
RU2661264C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-07-13 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Ground control station for uncrewed aerial vehicles |
US10332406B2 (en) * | 2015-11-25 | 2019-06-25 | International Business Machines Corporation | Dynamic geo-fence for drone |
US20200027360A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | Atc Technologies, Llc | Devices, systems, and methods for autonomously landing unmanned aerial vehicles with collaborative information sharing |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2270471C1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-02-20 | Государственное предприятие Конструкторское бюро "Мотор" | Flight vehicle control complex |
RU2353891C1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество Главное Управление Научно-Производственное Объединение "Стройтехавтоматика" | Unmanned robotic complex for remote monitoring and blocking potentially dangerous objects by air robots, equipped with integrated system for support of decision making on provision of required efficiency of their application |
US10332406B2 (en) * | 2015-11-25 | 2019-06-25 | International Business Machines Corporation | Dynamic geo-fence for drone |
RU2661264C1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-07-13 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Ground control station for uncrewed aerial vehicles |
US20200027360A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | Atc Technologies, Llc | Devices, systems, and methods for autonomously landing unmanned aerial vehicles with collaborative information sharing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784221C1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Information-measuring and control system for landing a group of unmanned aerial vehicles on a landing platform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230359227A1 (en) | Method and System for Providing Route of Unmanned Air Vehicle | |
CN108549407B (en) | Control algorithm for multi-unmanned aerial vehicle cooperative formation obstacle avoidance | |
CN104656663B (en) | A kind of unmanned plane formation of view-based access control model perceives and bypassing method | |
US6201482B1 (en) | Method of detecting a collision risk and preventing air collisions | |
US9513125B2 (en) | Computing route plans for routing around obstacles having spatial and temporal dimensions | |
US11900823B2 (en) | Systems and methods for computing flight controls for vehicle landing | |
KR101993603B1 (en) | Wide area autonomus search method and system using multi UAVs | |
US20210255616A1 (en) | Systems and methods for automated cross-vehicle navigation using sensor data fusion | |
EP2226779A1 (en) | Method of collision prediction between an air vehicle and an airborne object | |
US20190385463A1 (en) | System and method for managing traffic flow of unmanned vehicles | |
Tang et al. | Systematic review of collision-avoidance approaches for unmanned aerial vehicles | |
US20210082208A1 (en) | Systems and methods for detecting vehicle or environmental changes from data from automated vehicles | |
US20220335841A1 (en) | Systems and methods for strategic smart route planning service for urban airspace users | |
Geister et al. | Density based management concept for urban air traffic | |
Zhang et al. | Intelligent amphibious ground-aerial vehicles: State of the art technology for future transportation | |
CN114187783B (en) | Method for analyzing and predicting potential conflict in airport flight area | |
WO2021259493A1 (en) | A method and system for controlling flight movements of air vehicles | |
EP4063987A1 (en) | Systems and methods for identifying landing zones for unmanned aircraft | |
US20220309934A1 (en) | Systems and methods for detect and avoid system for beyond visual line of sight operations of urban air mobility in airspace | |
RU2772594C1 (en) | Method for organizing the air traffic of a group of unmanned aerial vehicles in the landing zone | |
US20230410666A1 (en) | 3d space data generation method, device and computer program for flight guidance of aircraft | |
EP4089010B1 (en) | Systems and methods for ground-based automated flight management of urban air mobility vehicles | |
Degas et al. | Dynamic collision avoidance using local cooperative airplanes decisions | |
TW202133062A (en) | Logistics operation task planning and management system of unmanned aerial vehicle and method thereof including a digital terrain building subsystem, a task route planning subsystem, a flight route capacity planning and flow control subsystem, and an unmanned aerial vehicle operation navigation and monitoring subsystem | |
RU2784221C1 (en) | Information-measuring and control system for landing a group of unmanned aerial vehicles on a landing platform |