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Uncertainty quantification on state-based conflict detection and resolution algorithms

delete2025-12-17
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OA
AI
M
Muhammad Fazlur Rahman *
J
Joost Ellerbroek
J
Jacco Hoekstra
DOI:10.1016/j.ress.2025.112111delete
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摘要

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本研究探讨了导航不确定性如何影响U-space中无人机的冲突检测与解决(CD&R)。位置和速度误差被建模为零均值的高斯噪声,与ADS-L精度一致,并通过蒙特卡罗和解析近似方法在冲突指标中传播。在不确定性条件下,基于状态的检测变为概率性。检测概率取决于不确定性的程度和相遇几何形状,当名义侵入时间等于前瞻时间时,该概率会降至50%以下。在实际操作中,随着相遇的发展,检测会随时间重新评估,产生具有不同概率的多次观测。比较了两种解决算法:改进电压势场(MVP)和速度障碍(VO)。MVP在不确定性条件下表现出更强的鲁棒性,因为它显式地最大化最近接近点(CPA)的距离。通过最大化CPA距离,MVP维持向外的推力并避免机动过程中的反转行为,而VO在低相对速度和浅角度时的性能下降。BlueSky仿真证实了这些效果:MVP在冲突场景中实现了更高的侵入预防率和更大的解决后脱靶距离,其优势在低相对速度时最为显著。研究结果表明,将最大化CPA距离作为冲突解决策略具有重要意义。此外,前瞻时间和保护区范围可进行调整以实现期望的安全目标水平。
Keyword:
Conflict detection and resolutions
Navigation uncertainty
Uncertainty quantification
UAS safety
U-space
AI总结

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期刊

R
Reliability Engineering and System Safety
IF:
11
论文数:
9.0K
被引数:
4.2W

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