无人机群的自动飞行控制系统

创建改善大规模无人机交通的新程序是 LABYRINTH 的目标,这是一个由马德里卡洛斯三世大学 (UC3M) 协调的欧洲研究项目,有 13 个国际组织参与,包括研发与创新、运输、应急和辅助服务领域。研究人员希望利用这些无人机群应用来改善民用公路、火车、海运和航空运输,使其更安全、更高效、更可持续。

“该项目的主要目标是集成一定程度的自动化,以便操作员可以从一个地面站控制多达 10 架无人机的小型机队,” LABYRINTH 协调员兼 UC3M 机器人实验室研究员 Luis E. Moreno 说。

“这个想法是操作员指示要执行的任务(例如,监视特定区域的交通),系统会自动将此任务转换为每架无人机必须遵循的一组路线,并在必要时自动计算替代路线, ”他解释道。除了规划和控制路线外,还有两个技术领域正在发挥作用:使用 5G 网络进行通信(以便无人机始终保持连接)和整个系统背后的计算机安全。

在《传感器》杂志上发表的一篇文章中,研究人员已经制定了一个初步策略,用于在三维环境中规划路线和防止无人机群发生碰撞。为了做到这一点,他们首先设计了一个 3D 模型来模拟城市环境,并在其中建立起降区。然后他们测试了一种规划算法,该算法负责为一组无人机计算最佳的流畅路线。最后,他们实施了不同的措施(不同高度的飞行、距离控制等)以获得避免可能发生碰撞的策略。

LABYRINTH 项目的研究人员正在 U-Space 框架内开发这些技术,U-Space 是由 SESAR(单一欧洲空中 ATM 研究)倡议领导的新欧洲无人机空中交通管理系统。这一新框架旨在将 120 米(400 英尺)以下的低空无人机操作安全有效地整合到欧洲领空。

“空中管制员使用 ATM(空中交通管理)来安全管理商用飞机的交通。同样,开发无人交通管理 (UTM) 系统,使无人机能够与其他无人机和飞机共享空域也势在必行,”参与该项目的另一位科学家兼 NETCOM(网络和通信服务)成员弗朗西斯科·瓦莱拉 (Francisco Valera) 解释说。 UC3M。该研究小组与 Telefonica I+D 和 IMDEA 网络研究所一起,最近在《传感器》杂志上发表了一项关于无人机网络中使用移动技术的实验研究。

可能的应用

无人机可用于不同的应用,例如运送和运输货物、在不同环境中进行监控或进入紧急情况下难以到达的地方。然而,到目前为止,人们一直担心这些飞行的安全性,这限制了它们的使用,在某些公共区域使用无人机通常是非法的。据估计,到 2035 年,欧洲将有大约 400,000 架无人机在飞行,因此这方面的最大挑战将是安全管理城市和其他高度拥堵地区的无人机交通。

LABYRINTH 项目框架内的预期应用涉及西班牙的不同环境。例如,交通总局(DGT,西班牙语首字母缩写词)正在开展工作,使用无人机改善道路交通,分析速度控制等方面,测量车辆之间的距离,识别车牌,并跟进并在发生事故时提供支持。

航空航天技术研究所(INTA,西班牙语首字母缩写词)的另一项举措是打算在机场使用无人机来控制未经授权的访问、检查航迹或将其用作对鸟类的威慑。在管理大型集会(例如音乐会或体育赛事)的紧急情况时,与马德里 SAMUR-Protección Civil 的合作已到位,以进行紧急前监视操作(确定出口路线、医疗点或危险区域,计算街道容量)和协助医疗行动(更快的事故路线、运输特殊材料或药品)。

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