11月12, 2020

北航全权:一种城市空中移动性管理分布式控制框架

1. 背景

今天我给大家带来我们实验室(北航可靠飞行控制研究组)做的一些工作,主要内容是讲一种城市空中移动性管理分布式控制框架。

相信美团的同学一定也很非常期待实现无人机配送的一天早日到来。未来无人机配送服务将会极大地改变我们目前的生活方式。尽管在人群密集的区域,我们仍然需要靠人来完成配送服务,但是在人口比较稀疏,比如郊区等地带,使用无人机配送会更好。报告表明,网联无人机将为产业带来7~10倍的产业机会,这也是我们在大概三年前就开始着手做这方面相关的工作的原因。

无人机的交通网和交通管理,是否可以利用现有的交通方式呢?我们通过研究发现,像传统的民航网其实是不适合的,民航的飞行器其实非常稀疏,在三维空间,整个网络的变化频率是比较低的,有入网申请时,基本上是通过集中式的规划。而公路网络尽管很密集,但是二维空间,因此交通网络管理也是偏自主的。铁路同样也是二维的。网络动态变化是说就像我们上互联网一样,我们需要接入网络,而公路不可能马上为我们修一条公路出来。无人机交通与公路、铁路具有共同点,不同的是无人机处于三维空间, 网络动态变化比较高。因此我们在设计无人机飞行控制框架时,希望设计一种能够适应包括无人机的增加、网络的扩展等变化的框架。关于路径规划,其实可以采用集中式加自主的方式来进行。关于这部分的内容我们今年发表了一篇综述文章《低空无人机交通管理概览与建议综述》,感兴趣的同学可以参阅。

我们希望能够为低空持续增长无人机及应用提供一个低空的智能大脑。对于技术研究来说话,低空高空的区别没有那么大,但目前我们主要是考虑低空多一些。比如说开放120米以下的低空,它的特点在于这些地方会有非常多的建筑,如果无人机掉下来的话,会对下方区域的人身及财产安全造成一些危害,这是对我们城市交通的一个非常大的挑战。因此我们主要考虑以下三个需求:

  • 规划无人机的航线、起飞时间,确保无人机在避免冲突的前提下起飞: 无人机航线起飞时间跟我们目前坐飞机的感觉是一样的,有时候飞机会停在某个地方延迟起飞,目的是为了不与其他飞机在航路上发生碰撞及冲突,当然有时候也会因为天气等原因,需要飞机延迟起飞,因为飞机在地面等待,代价是最小的。

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