摘要
随着无人机行业的蓬勃发展和低空空域改革的逐步深入，低空无人机的运行量增长迅速，复杂低空容量评估逐渐成为关注的焦点。本文主要面向复杂低空无人机运行场景，分别针对自由空域和航路网络，提出了相应的无人机运行容量评估方法。 首先，明确了复杂低空概念，阐述了自由空域、分层空域、扇形空域、管道空域四种低空空域结构划设类型，详细分析了多旋翼无人机的飞行原理及空间坐标转换，并提出了低空空域无人机运行容量的定义，为全文研究奠定基础。 然后，提出了基于自由空域的无人机运行容量评估方法。建立了基于碰撞量阈值(安全目标)的容量评估模型，提出了无人机碰撞概率计算方法。挖掘运行容量随每飞行小时碰撞量、碰撞概率阈值、保护区半径、机型混合比和平均速度等参数的变化规律。仿真结果表明，运行容量与每飞行小时碰撞量存在线性关系，碰撞概率阈值、飞行速度对运行容量的影响有限，保护区半径对运行容量影响较大，且不同类别的无人机混合比对空域容量有着重要影响。 最后，提出了基于航路网络的无人机运行容量评估方法。借助图论思想，考虑航路网络空域环境、无人机飞行路径及安全性等约束和整体运行成本，建立了在给定时间段内和飞行任务集合中使起飞无人机数量最大化和整体运行成本最小化的航路网络容量评估模型。通过设定优先级和权重线性加权分别对固定分配任务和随机分配任务进行算例分析。研究结果表明，当运行容量优先权重较大时，两种处理方式求解结果一致。当运行容量优先权重较小时，线性加权方式可提供容量略微减小、整体飞行成本大幅降低的飞行方案。
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