[發(fā)明專利]一種針對城市環(huán)境的無人機風(fēng)險評估方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110519827.3
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113361862B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周強;張學(xué)軍;徐慕添
• 申請（專利權(quán)）人: 北航（四川）西部國際創(chuàng)新港科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/0635
• 分類號: G06Q10/0635;G06Q10/0639;G06Q50/08;G06Q50/26;G06F30/13;G06F30/15;G06F30/20;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

1.一種針對城市環(huán)境的無人機風(fēng)險評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：設(shè)置需要評估的無人機的相關(guān)參數(shù)；所需要輸入的無人機的相關(guān)參數(shù)用于進行對于無人機在城市環(huán)境中運行帶來的兩種風(fēng)險進行評估，形式將以具體的數(shù)學(xué)參數(shù)表達，相關(guān)參數(shù)分為無人機本身特征參數(shù)、無人機運行狀態(tài)參數(shù)和無人機運行場景參數(shù)三部分：

無人機本身參數(shù)包括：無人機類型、無人機質(zhì)量、無人機尺寸和無人機預(yù)期動能參數(shù)，用于評估無人機本身的安全性；無人機本身參數(shù)還包括：降落傘面積和降落傘拖拽密度，用于評估無人機發(fā)生事故后采取的緩解事故嚴重程度的措施；

無人機運行狀態(tài)參數(shù)包括：無人機初始三維速度、滑翔速度、風(fēng)速、風(fēng)向、阻力系數(shù)、空氣密度；無人機運行狀態(tài)參數(shù)用于評估無人機本身可能發(fā)生危險時可能造成的對地面的危害區(qū)域和嚴重程度；

無人機運行場景參數(shù)包括：運行空域和運行場景兩個參數(shù)，這兩個參數(shù)的選擇構(gòu)建了無人機運行的場景內(nèi)可能存在的安全隱患發(fā)生的概率大小和嚴重程度；

運行空域參數(shù)是判斷無人機是否超過120米，是否處于管控區(qū)域；

運行場景參數(shù)是判斷無人機是否處于視距內(nèi)(BLOVS)，飛行區(qū)域內(nèi)人口是稀疏還是密集；

S2：采用SORA風(fēng)險評估流程，對于無人機自身風(fēng)險進行評估；

首先評估無人機的地面風(fēng)險等級(GRC)，記錄無人機采用減少地面風(fēng)險措施的穩(wěn)健性等級；接著評估無人機空中風(fēng)險(ARC)，記錄減少空中風(fēng)險措施的穩(wěn)健性等級；隨后綜合GRC值和ARC值確定風(fēng)險評估的SAIL值，最后根據(jù)SAIL值確定安全運行目標(OSO)的內(nèi)容穩(wěn)健性等級并記錄下來；

S3根據(jù)SORA風(fēng)險評估流程的結(jié)果，飛機操縱者、有關(guān)管理部分和無人機制造商協(xié)同進行審查并對無人機自身部件進行改造，增加飛行條件限制，管理無人機自身風(fēng)險；

S4導(dǎo)入運行場景相關(guān)參數(shù)；包括無人機運行的場景，場景內(nèi)建筑物分布的質(zhì)心及半徑，無人機在場景內(nèi)的航跡路線，無人機的系統(tǒng)失效概率，以及無人機的下降方式；根據(jù)這些，在S5中采用算法計算地面建筑的風(fēng)險分布；

S5對地面建筑風(fēng)險分布進行計算，計算地面建筑風(fēng)險分布所采用的算法是地面建筑在區(qū)域地圖上的分布數(shù)據(jù)為基準進行計算的；具體方法是：從數(shù)據(jù)庫中獲得無人機飛行區(qū)域內(nèi)建筑物質(zhì)心分布的經(jīng)緯度坐標以及建筑物半徑；隨后以質(zhì)心為圓心，建筑物半徑為標準差進行高斯分布進行數(shù)學(xué)建模；因此，地圖上任意一點的建筑風(fēng)險值為所有建筑物在該點的高斯分布值之和，具體公式如下所示：

其中N表示區(qū)域內(nèi)建筑物總數(shù)，j代表每一個具體風(fēng)險源，即建筑物本身，l_j＝[μ_j,μ_j]^T為建筑物質(zhì)心坐標，同時也是高斯分布的均值向量，K_j為位置坐標r的協(xié)方差矩陣；特定區(qū)域每一個風(fēng)險源j都會對其周圍產(chǎn)生分布特性為二元高斯密度函數(shù)分布的地面建筑風(fēng)險值，因此特定場景下的某點r＝[x,y]^T的地面建筑風(fēng)險值是所有風(fēng)險源j在此位置產(chǎn)生的風(fēng)險概率總和；

S6根據(jù)S5計算的地面建筑風(fēng)險分布，結(jié)合無人機航跡計算航跡風(fēng)險分布，并計算每條航跡上無人機對地面建筑造成的地面建筑風(fēng)險值總和，比較所有航線的地面建筑風(fēng)險值總和，選擇風(fēng)險最低的航線，保證在運行場景提供的所有航跡內(nèi)，無人機采用地面建筑風(fēng)險最小的航跡。