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基于人工智能技术的低空飞行器管控关键技术研究

董江涛 王高波 丁建豪
  
一起生活科学
2022年20期
郑州航空工业管理学院 河南省郑州市 450046

摘要:人工智能因其具有“类脑”功能,在某些方面可以超越人类极限,人工智能、大数据、云计算等智能科技发展将直接推动智能机器、群体智能、人机融合智能等领域深度开发和应用,大幅提升人类改造世界的能力。近年来,在低空飞行领域,人工智能技术快速发展和应用,以无人机为代表的低空飞行器已广泛应用于民航运输、执法监控、影视拍摄等方面,国外对空域管制运行的风险及空中交通管理综合运用业务数据、管理规则、控制策略等进行了深入研究探索,低空空域的开放使用和低空飞行器的管控是在确保空域安全的前提下深入推进低空飞行器发展和运用。基于此,对基于人工智能技术的低空飞行器管控关键技术进行研究,以供参考。

关键词:人工智能技术;低空;飞行器

引言

低空飞行器电子设备作为一种重要的武器装备,在工作环境尤其是沿海、风沙等极端恶劣的环境中长期遭受上述腐蚀因子的影响较大,必须进行合理的三防设计及验证工作,保证装备的质量和寿命,降低使用过程中的风险。

1人工智能技术驱动低空飞行器管控面临的挑战

1.1低空飞行平台无人化,管控对象多元复杂

人工智能技术在低空飞行器中的应用不断深入,技术成熟度也在不断提升,人工智能视觉识别技术、智能决策技术等在低空飞行器中应用的典型趋势就是低空飞行平台趋于无人化,人逐步从传统的飞行系统中脱离,从前台走向幕后,使人的身体机能脱离对飞行平台的限制,使低空飞行平台的设计更灵活,功能更强大。在低空飞行平台无人化的趋势下,低空飞行器的种类、功能发展日新月异,对低空自主飞行的客观需求增加,低空飞行器管控的对象也呈现多元化,复杂化。

1.2尺寸小且可能采用非金属材料

检测的主要问题是检测信号差。低速和低速无人机的雷达反射部分、它们发射的光学和声学信号甚至向外发射的信号都相对较弱,大大限制了传统探测手段的探测距离和探测概率。虽然各种检测方法的原则各不相同,但大多数方法都依赖于连续信号的接收、处理和识别。因此,在探测低速和低速无人机方面存在着共同的技术挑战,即探测微弱信号、跟踪目标和识别。

2基于人工智能技术的低空飞行器管控关键技术措施

2.1以自主式决策实时监控飞行状态

低空飞行器虽然飞行的高度低,但由于其机动性强,发生事故的可控性差,造成的危害性较大,因此,低空飞行器军地联合管控应对飞行器起飞前到安全降落的全程进行监管,需要实时掌控飞行器运行状态,及时发现问题隐患。采用自主式决策可基于飞行大数据平台,采用智能算法实时获取和分析飞行数据,一旦出现违规飞行症候和行为,可通过智能算法支持,与拟定的处置预案进行对比分析,自主决策并采取相应处置方案。(1)健全监控手段,实时获取数据在低空空域开放的同时,应加强区域低空空域的监控手段建设,一方面,运用数字微波通信、卫星通信、移动通信等技术加强基础通信网络建设,提供信息通信基础保障;另一方面,要求所有低空飞行器申请飞行前必须接入低空飞行管控网络,并实时上报飞行器状态数据;再次,建立低空空域管控人员与低空飞行器操作人员之间的实时信息交互,便于信息传输和共享。(2)掌控审批内容,化解冲突矛盾军地联合管控力量在管控职责分工的基础上,根据己方管控责任细化管控任务,及时掌控低空飞行器飞行计划审批情况及具体用空需求,根据低空飞行空域容量和正在执行的飞行计划,运用自动化管控系统对将要执行的飞行计划方案进行比对、分析、审核,对于存在的问题及时协调处理,避免用空冲突,使低空空域管控方和低空飞行器用户熟知飞行计划的内容,这是低空飞行活动安全有序的基本前提。

2.2元器件封装和加固

用于低空飞行器电子器件的封装材料,必须满足以下条件:(1)具有较小的介电常数和较大的体积电阻,以确保器件封装后有较高的绝缘性;(2)具有较强的抗冲击能力,强度高的封装材料,可以保证器件在受到较高冲击后,不致于出现器件管腿断裂、器件损坏的情况;(3)具有流动性好、常温固化的特点,以确保填充物在狭小、有限的空间内固化前能够充满所有空隙,保证封装无死角。由于低空飞行器电子产品在运输移动及工作过程中,会受到颠簸震动,易使器件尤其是大质量器件遭受损害,为避免这种情况发生,通常对器件进行加固。加固材料常分为刚性加固材料和弹性加固材料。刚性加固材料一般选用环氧树脂,具有粘结强度高,耐候性好等优点。弹性加固材料一般选用硅橡胶和硅酮胶,常用的型号有南大703、南大705、晨光GD⁃414和硅宝482,具有良好地粘结性和抗冲击能力,同时具有可维修的优点。

2.3加强应用安全的监管

无人机测绘面临的问题不仅是数据流和产品质量,而且还有各种安全问题。由于黑飞等混乱图像的频繁传播,无人机的应用带来了碰撞和事故伤害等各种安全问题,同时,由于数据采集、速度、流通和戴尔的便利,无人机的检测和测绘数据也面临着安全问题主要的无人机制造商多年来一直致力于二维GIS技术和无人机的航空研究服务。在GIS行业中,该系统平台与行业需求的深度相结合,现在提供了用于仿真、国土资源管理、人口信息管理、智能采矿、智能城市/校园等的完整行业解决方案。在无人机导航测量方面,具有探索经验。

2.4功能设计

远程发现。该系统必须具备远程识别和跟踪无人机目标的能力,必须能够在存放区5公里范围内搜索空中无人机目标。为了能够对几种类型的无人机(多架低速直升机和小型直升机、高速飞机)的搜索作出反应。识别目标。确定搜索字段中的目标可以提供准确的判断依据,确定搜索字段中的无人机是否为无人驾驶飞机,哪种类型的无人驾驶飞机,可以显示目标的飞行路径和速度,并计算到达防御区的时间。远处被迫降落。进入防御区的无人驾驶飞机必须具备安全合理的防御能力,使入侵的无人驾驶飞机能够在指定地点降落,以避免在无人驾驶飞机攻击后速度下降造成更大的二次灾难。定向防御。在无人驾驶航空器干扰防御中,必须是定向、定向和短期的防御干扰。多层防御。改装的非常规无人机或高速固定翼飞机也是储存区预防工作的重点。面对这种非常规无人机,必须有防御和对策手段。

结束语

实际上,无人驾驶飞机面临着重大挑战,这些挑战被描述为有效载荷、使用的传感器、费用、飞行时间、数据分析、环境条件和要求。成本是使用无人机的主要挑战,此外还有必要的传感器、安装组件、技术应用程序和数据分析软件。

参考文献

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[3]乔柯.飞行器的声探测与定位技术研究[D].西安工业大学,2017.

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