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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种空地协同的无人机运行的风险评估方法、装置及系统，所述方法包括基于无人机空中飞行过程中的空间碰撞概率模型与时间碰撞概率模型，计算无人机与无人机之间的时空碰撞概率，表征风险可能性；基于地面人员死亡模型，计算无人机碰撞坠地后导致的人员死亡数量，表征风险严重性，所述地面人员死亡模型考虑了无人机落地覆盖面积、地面人口密度、撞击动能和遮蔽因素；基于所述风险可能性和风险严重性，得到无人机运行风险值。本发明将无人机的时空碰撞概率与碰撞后的产生的地面人员死亡数量结合起来，完成了无人机从发生碰撞到坠地的整个飞行过程的风险评估。

主权项：1.一种空地协同的民用无人机运行的风险评估方法，其特征在于，包括：基于无人机空中飞行过程中的空间碰撞概率模型与时间碰撞概率模型，计算无人机与无人机之间的时空碰撞概率，表征风险可能性；基于地面人员死亡模型，计算无人机碰撞坠地后导致的人员死亡数量，表征风险严重性，所述地面人员死亡模型考虑了无人机落地覆盖面积、地面人口密度、撞击动能和遮蔽因素；基于所述风险可能性和风险严重性，得到无人机运行风险值；所述空间碰撞概率模型包括垂直碰撞概率模型和水平碰撞概率模型；所述垂直碰撞概率模型的表达式为： 其中： Z＝ΔhΔh＝|h-h′|式中，P1ZZ*为垂直碰撞概率；为无人机u1高度位置概率密度函数，为无人机u2高度位置概率密度函数，σi是标准差i＝1，2；hi代表该正态分布里的均值，即无人机高度位置的参考值；h为无人机u1的高度位置，h′为无人机u2的高度位置；Z为两架无人机的垂直高度差；Z*为给定的垂直间距阈；Δh无人机u1与无人机u2的垂直间距；定义无人机u1位于原点，坐标为0，0；无人机u2的坐标位置为x2，y2；碰撞范围是在以原点为圆心，以S*为半径的圆域内，S*是给定的水平间隔距离阈值；所述水平碰撞概率模型的表达式为： 其中： 式中，D表示无人机u1与无人机u2的水平距离，xi，yi表示无人机所处水平位置的均值，即无人机u2的水平参考位置，m为无人机u1和无人机u2飞行速度的比值，θ为无人机u1与无人机u2在水平方向上的航向差；参数a、b分别代表平行航迹和交叉航迹的水平误差增长率；所述时间碰撞概率模型的表达式为： 式中，k是时间t内的重叠次数，λ是穿越率，表示每小时一架无人机穿过另一架无人机所在区域的次数；所述时空碰撞概率的计算公式为：P＝P1ZZ*P2DS*P3N＝k式中，P表示时空碰撞概率，P1ZZ*表示垂直碰撞概率模型，P2D＜S*表示垂直碰撞概率模型，P3N＝k表示时间碰撞概率模型；所述人员死亡数量的计算公式为：S＝λ×ρ×Aexp×Pf其中： 式中，S为人员死亡数量，λ为穿越率，ρ为地面人口密度，Aexp为无人机落地的覆盖面积，Pf为考虑无人机撞击动能和遮蔽因素得到的致死率，wUA、LUA、γ分别为无人机的翼展、长度和滑翔角，RP、HP为平均行人半径和高度；Ps为遮蔽因子，Ps∈0，+∞，是在无人机坠落航迹中障碍物个数的函数，取1为平均值；α是指当参数Ps＝6时的死亡概率为50％的撞击能量参数，β是指当参数Ps＝0时的导致死亡的撞击能量阈值，Eimp为无人机撞击动能。

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