基于非参数误差建模的无人机空中风险实时量化评估研究
李诚龙1,2 岳伊杨2 张学军1 郑远3 罗郁葱4 卫鹏5
1.北京航空航天大学 电子信息工程学院，北京 100191；
2.中国民用航空飞行学院 空中交通管理学院，四川 成都 641419；
3.中国民用航空飞行学院 计算机学院，四川 成都 641419；
4.中国民用航空飞行学院 新津分院，四川 成都 611430；
5.乔治华盛顿大学 机械与航空航天工程学院 华盛顿特区 20052
Research on Real-time Quantitative Assessment of UAV Aerial Risk Based on Nonparametric Error Modeling
LI Chenglong 1,2 YUE Yiyang2 ZHANG Xuejun1 ZHENG Yuan3 LUO Yucong4 WEI Peng5
1. School of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;
2. School of Air Traffic Management, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307, China;
3. College of Air Traffic Management, Civil Aviation Flight University of China, Chengdu 641419 China;
4. Xinjin Branch Courts, Civil Aviation Flight University of China, Chengdu 611431, China;
5. Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Geroge Washington University, Washington DC 20052, USA
摘要：
面向大型无人机与有人机在复杂空域协同运行中面临的高碰撞风险问题，本文提出了一种基于历史轨迹数据与非参数误差建模融合的碰撞概率估算方法，以突破传统模型在误差刻画能力和动态适应性方面的局限性。方法层面，针对轨迹数据非连续性与误差方向难以显性识别的问题，构建基于 B 样条拟合与航向角分解的误差提取机制并通过消融实验确定最优拟合参数。利用核密度估计对导航误差进行建模，从而摆脱固定分布假设对建模精度的限制，并提出了一种可实现任意时刻概率估算的解析模型，并借助蒙特卡洛仿真加以验证。实验结果表明，所提方法在碰撞概率估算中相较传统模型表现出更高的精度与稳定性。进一步结合随机森林方法开展敏感性分析，识别出相对距离为影响风险的主导因子，为面向高动态空域的风险监测与策略优化提供了理论支撑。
