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無人機采用“放牧算法”防止飛機撞鳥事故

2018-08-14 08:07 性質:轉載 來源:WTT資訊
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  鳥群和飛機經常競爭同一個空域,而飛機的高速運動使得鳥擊的破壞力達到驚人的程度,一只麻雀就足以撞毀降落時的飛機的發(fā)動機。自1988年以來,由于...

  鳥群和飛機經常競爭同一個空域,而飛機的高速運動使得鳥擊的破壞力達到驚人的程度,一只麻雀就足以撞毀降落時的飛機的發(fā)動機。自1988年以來,由于鳥擊引起的墜機事故已經造成219人死亡。

  最近一場比較有名的鳥擊事故是2009年全美航空一架由機長切斯利·薩利·薩倫伯格執(zhí)飛的一架空客A320飛機,從紐約拉瓜迪亞機場到北卡羅萊納州的夏洛特。

  在起飛后90秒攀升到3200英尺后,空客A320因為鳥擊使得兩個引擎都失去動力,被迫降落在紐約哈德遜河面上,所幸飛機成功著陸,機上人員全數(shù)生還。

  機長切斯利·薩利·薩倫伯格也創(chuàng)造了大型客機水面迫降的奇跡。該事件隨后被改編成了2016年的電影《薩利機長》。

  92%的鳥類攻擊發(fā)生在3,500英尺以下或者地面上空,這正是飛機最危險的起飛和著陸階段。在秋季鳥類開始季節(jié)性遷移時此類事故更為常見。

  1990年至2016年間,共發(fā)生了超過179,000次鳥類襲擊,不過幸運的是只有0.25%發(fā)生了事故,但依然造成航空業(yè)每年平均12億美元的損失。

  隨著商業(yè)、私人和軍用飛行器數(shù)量日益增加,以及噴氣式飛機安裝更安靜的發(fā)動機,鳥擊事故的頻率將會越來越高。鳥擊的防治主要是驅趕鳥類離開機場空域,驅趕的方式有恐嚇、破壞棲息環(huán)境和遷移棲息地。后兩者爭議比較大,而且工程繁雜,現(xiàn)在主要采用的是恐嚇驅趕,比較流行的有煤氣炮、恐怖眼、錄音驅鳥、獵殺、豢養(yǎng)猛禽等方法。

  但前幾種恐嚇方式被證明會產生耐受性,唯一經證實的持久方式是使用猛禽,但其訓練非常困難,部分(例如游隼peregrine falcons)還是瀕臨滅絕的物種,因此該方法依然存在缺陷。

  不過現(xiàn)在又增加了一種新方法:使用無人機進行主動引導。

  根據(jù)《IEEE Transactions on Robotics》雜志發(fā)表的結果,加利福尼亞理工學院的研究人員開發(fā)的無人機,采用了一種旨在預測綿羊放牧行為的算法,成功地將數(shù)十只鳥從飛機路徑上引走。

  研究人員開發(fā)的“放牧算法”,也被稱為航路點算法(them-waypoint algorithm),基于Reynolds規(guī)則的鳥的動態(tài)模型。通過對模型的降階處理,得到了模型的某些邊界值。

  模型將鳥群視作一個整體,它們會統(tǒng)一改變或不改變路徑。因此無人機與鳥群的距離非常重要,如果無人機過于靠近鳥群,它們就會分散開并單獨飛行。

  當無人機占據(jù)領先位置時,它的引導削減了鳥類在天空中占據(jù)的空間量,并可以成功地將它們從保護空域附近引導離開。

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