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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具引用文章：Q. Quan, R. Fu and K. -Y. Cai, "How Far Two UAVs Should Be subject to Communication Uncertainties," in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, doi: 10.1109/TITS.2022.3213555.
簡介
近年來，無人機技術(shù)的快速發(fā)展使得低空空域中無人機的數(shù)量爆炸增長。碰撞避免作為無人機應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，近年來人們已經(jīng)進行了大量研究，設(shè)計出各種方法使得無人機在飛行過程中與障礙物保持一定安全距離（本文將該距離稱為無人機的安全半徑）。然而，在碰撞避免相關(guān)研究中，不確定性往往是難以處理的問題。針對不確定性，主流的方法包括對不確定性進行預測，以及在閉環(huán)控制中給予補償。然而，以上方法很依賴于預測及補償?shù)?a href="http://www.hldxsj.cn/sell/search.php?keyword=%E7%B2%BE%E5%87%86" title="精準" target="_blank">精準設(shè)計，設(shè)計不當將有可能導致控制器失效。本研究受地面交通中車輛間安全距離啟發(fā)，基于對通信不確定性和無人機控制器性能的假設(shè)，提出了安全半徑設(shè)計和控制器設(shè)計的原則（本文稱為分離原理）。進一步，安全半徑具體通常通過經(jīng)驗預先設(shè)計，如果設(shè)計得過大或過小將分別影響無人機飛行的高效性及安全性。如何根據(jù)無人機模型及通信不確定性確定其安全半徑下界仍然是懸而未決的問題。利用分離原理，本文研究了設(shè)計階段（無不確定性）和飛行階段（受不確定性影響）的無人機安全半徑設(shè)計。最后，通過仿真和實驗表明了所提方法的有效性。
本文導讀
1.研究問題及建模2.分離原理介紹3.安全半徑設(shè)計4.仿真及實驗驗證
1. 研究問題
本研究中，無人機與障礙物的運動模型均建模為多旋翼模型，換句話說，我們考慮的障礙物可以等效為另一架多旋翼飛行器。對于多旋翼飛行器而言，其可以獲得自身以及障礙物的實時位置和速度。為簡單描述起見，本文建模均為二維，類似的建模及分析方法可以擴展到三維情況。我們首先建立多旋翼的具體控制模型如下。
其中多旋翼的位置和速度分別表示為
，速度控制模型建立為一階慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)
與無人機的機動性能相關(guān)，控制輸入
為期望速度。在此基礎(chǔ)上，本文定義一種新的濾波位置模型如下。
多旋翼濾波位置的物理意義是根據(jù)多旋翼的當前位置、速度及機動能力，對其運動趨勢預測。在此基礎(chǔ)上，定義多旋翼的安全區(qū)域為以濾波位置為圓心的圓形區(qū)域，其半徑稱為安全半徑
。對于障礙物，我們類似定義其濾波位置，以及以障礙物濾波位置為圓心的圓形障礙物區(qū)域，半徑稱為障礙物半徑
。
進一步，我們針對不確定性做了以下2點假設(shè)：（1）無人機和障礙物對自身的三維位置及三維速度估計均存在噪聲；（2）無人機在獲取障礙物狀態(tài)信息時，存在通信延遲及丟包。該通信網(wǎng)絡(luò)模型如下圖所示。
本研究中，丟包模型進一步建模為均值模型，且假設(shè)估計噪聲、通信延遲、丟包均值模型誤差均存在上界且上界已知。其數(shù)學定義如下：
進一步，本文對無人機的控制器性能做出如下假設(shè)：（1）在無不確定性的理想狀態(tài)下，無人機的控制器可以使無人機和障礙物之間的真實距離始終大于給定安全距離；（2）在存在以上不確定性的實際情況中，無人機的控制器可以使無人機和障礙物之間的估計距離始終保持給定安全距離。本研究的具體目標是在不確定性上界已知的條件下計算出無人機安全半徑的下界。
2. 分離原理介紹
無人機在理想狀態(tài)下設(shè)計的控制器中給定的安全半徑值
，在實際含有不確定性的環(huán)境中將轉(zhuǎn)化為估計安全半徑
；直觀上理解，將含有不確定性的無人機與障礙物之間的估計位置誤差代替真實位置誤差作為反饋時，控制器將難以維持給定的安全半徑。本研究中，分離原理具體研究的是不確定性在滿足什么條件時無人機的控制器設(shè)計和安全半徑設(shè)計過程可分離，也就是估計安全半徑和安全半徑相等，
成立。分離原理具體數(shù)學描述如下：
分離原理中提出
的三個條件包括一個充分必要條件(i)以及兩個充分條件(ii)和(iii)。其中，條件(i)為理論推導，在實際中難以得到驗證，通常可通過條件(ii)和(iii)進行驗證。條件(ii)對無人機速度的限制較寬，該式在障礙物主動躲避無人機的條件下容易達成。反之，條件(iii)對無人機速度的限制較苛刻，要求無人機速度嚴格大于障礙物速度，適用于在障礙物不主動躲避無人機的情況下。以上兩種情況的區(qū)別如下圖所示。
3. 安全半徑設(shè)計
根據(jù)上述分離原理的提出，在分離原理滿足的前提下，基于無人機的安全半徑模型和通信網(wǎng)絡(luò)模型，可以進一步設(shè)計合適大小的無人機安全半徑。如前文所述，安全半徑設(shè)計過大會增加環(huán)境的冗余度，設(shè)計過小則無法保證飛行過程的安全。在本研究中，給出了在理想情況下以及實際情況下安全半徑的下界，分別如下：
4. 仿真及實驗驗證
仿真及實驗驗證在仿真中，我們針對單障礙物、多非合作障礙物、多合作障礙物設(shè)計了三種場景來驗證我們方法的有效性。在實驗中，我們使用DJI tello無人機對以上情況進行測試，結(jié)果與我們的理論一致。實驗視頻：
2025-09-04 21:58
2025-08-28 11:13
2025-08-27 14:14
2025-08-26 13:50
2025-08-23 20:37
2025-08-22 10:33
2025-08-18 14:20
2025-08-13 11:12
2025-08-13 10:55
2025-08-08 09:53
