Robot bay hơi: Phát hiện và Giải quyết Xung đột dựa trên trạng thái (Phát hiện và Tránh) Trong Mật độ Và Tình Huống Giao Thông Cao
Tóm tắt
Nhiều nghiên cứu về phát hiện và giải quyết xung đột dựa trên trạng thái phân tán, hoặc các thuật toán phát hiện và tránh đã được thực hiện. Bài báo này giải thích các đặc tính thiết yếu của phát hiện xung đột dựa trên trạng thái và xem xét công việc trong bối cảnh ứng dụng cho không chỉ các phương tiện bay có người lái mà còn cho các phương tiện bay không người lái, nơi mà việc này có thể được áp dụng tương đối sớm.
Gần đây, dựa trên một số đánh giá về nhiều thuật toán đã được công bố, một lựa chọn đã được thực hiện và mô phỏng trong mật độ giao thông cực kỳ cao để so sánh.
Thế năng điện đã được sửa đổi có hiệu quả đáng ngạc nhiên, thậm chí so với các thuật toán hoặc sự điều chỉnh phức tạp hơn, như có thể thấy từ việc nhìn vào các chỉ số vĩ mô như hiệu ứng domino, hiệu quả và độ an toàn. Điều này cho thấy rằng cho đến hiện tại, nó vẫn là thuật toán phù hợp nhất cho vai trò phát hiện và tránh đối với các phương tiện bay không người lái trong không phận đô thị, hoặc các khu vực khác mà mật độ cao được dự kiến.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Narkus-Kramer, Marc P. (2017), Future demand and benefits for small unmanned aerial systems (UAS) package delivery. 17th AIAA aviation technology, integration, and operations conference, 1-7, URL arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2017-4103
ICAO, July. “Air traffic services: ANNEX 11 to the convention of international civil aviation”, Chapter 2 Section 2.6, (2001)
RTCA. Task Force3, “Free flight implementation, final report of RTCA Task Force 3”. Washington, DC: RTCA; 1996.
Wing D, Krishnamurthy K, Barhydt R, Barmore B. Pilot interactions in an over-constrained conflict scenario as studied in a piloted simulation of autonomous aircraft operations, 5th USA/Europe ATM R&D seminar. Hungary: Budapest; 2003.
Blom HA, Krystul J, Bakker GJ, Klompstra MB, Obbink BK. Free flight collision risk estimation by sequential MC simulation. Stochastic hybrid systems. 2007:249–81.
Blom HA, Bakker GJ. Safety evaluation of advanced self-separation under very high en route traffic demand. Journal of Aerospace Information Systems. 2015;12(6):413–27.
Hoekstra JM, van Gent RN, Ruigrok RC. Designing for safety: the ‘free flight’ air traffic management concept. Reliab Eng Syst Saf. 2002;75(2):215–32.
Hoekstra JM, Ruigrok RC, Van Gent RN. Free flight in a crowded airspace? in Proceedings of the 3rd USA/Europe air traffic management R&D seminar 2001
SESAR, The roadmap for delivering high performing aviation for Europe, European ATM master plan. Executive view. Edition 2015.
SESAR, SESAR concept of operations step 1. D65-011. Project B4.2.
Erzberger H, Paielli RA, Isaacson DR, Eshow MM. Conflict detection and resolution in the presence of prediction error. In1st USA/Europe air traffic management R&D seminar, Saclay, France 1997 Jun 17 (pp. 17-20)
Fiorini P, Shiller Z. Motion planning in dynamic environments using velocity obstacles. The International Journal of Robotics Research. 1998 Jul;17(7):760–72.
Ellerbroek, J. “Airborne conflict resolution in three dimensions.” Doctoral thesis TU Delft (2013)
Kuchar J, Yang L. A review of conflict detection and resolution modeling methods. IEEE Trans Intell Transp Syst. 2000;1:179–89.
Jenie YI, Van Kampen EJ, Ellerbroek J, Hoekstra JM. Taxonomy of conflict detection and resolution approaches for unmanned aerial vehicle in an integrated airspace. IEEE Trans Intell Transp Syst. 2016 Jul 22;18(3):558–67.
•• Ribeiro M, Ellerbroek J, Hoekstra J. Review of conflict resolution methods for manned and unmanned aviation. Aerospace. 2020;7:79 This paper contains an extensive inventarisation of more than 100 conflict resolution methods based on a taxonomy which is explained in the paper.
•• Balasooriyan S. Multi-aircraft conflict resolution using velocity obstacles, MSc Thesis, TU Delft, 2017. This paper has developed variations of modified voltage potential (MVP) and similar state-based algorithms. The original MVP with the summing of avoidance vectors shows better performance than tailored optimisation or advanced variations.
Krozel J, Peters M, Bilimoria KD, Lee C, Mitchell JS. System performance characteristics of centralized and decentralized air traffic separation strategies. Air Traffic Control Quarterly. 2001 Oct;9(4):311–32.
Eby M. A self-organizational approach for resolving air traffic conflicts. Linc Lab J. 1994;7:2.
Hoekstra, J. Designing for safety: the free flight air traffic management concept. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, 2001
Durand N. Constant speed optimal reciprocal collision avoidance. Transportation research part C: emerging technologies. 2018 Nov 1;96:366–79.
Hoekstra JM, Ellerbroek J. Bluesky ATC simulator project: an open data and open source approach. In Proceedings of the 7th international conference on research in air transportation 2016 Jun (Vol. 131, p. 132). USA/Europe: FAA/Eurocontrol.
BlueSky GitHub repository https://github.com/TUDelft-CNS-ATM/bluesky
Schaberg W. A decentralized recovery method for air traffic conflicts. TU Delft: MSc Thesis; 2020.
Delahaye D, Peyronne C, Mongeau M, Puechmorel S. Aircraft conflict resolution by genetic algorithm and B-spline approximation
Sunil E, Hoekstra J, Ellerbroek J, Bussink F, Nieuwenhuisen D, Vidosavljevic A, Kern S. Metropolis: relating airspace structure and capacity for extreme traffic densities
Doole M, Ellerbroek J, Hoekstra J. Estimation of traffic density from drone-based delivery in very low level urban airspace. J Air Transp Manag. 2020 Sep 1;88:101862.
SESAR. Joint Undertaking. SESAR, Brussels: European drones outlook study. Unlocking the value for Europe; 2016.
Laudeman IV, Shelden SG, Branstrom R, Brasil CL. Dynamic density: an air traffic management metric.
Flynn GM, Leleu C, Hilburn B. A complexity study of the Maastricht Upper Airspace Centre. EEC Report. 2006;403.
Sunil E, Ellerbroek J, Hoekstra JM. CAMDA: Capacity assessment method for decentralized air traffic control. International conference for research of air transport (ICRAT 2018), Barcelona 2018
• Hoekstra JM, Maas J, Tra M, Sunil E. How do layered airspace design parameters affect airspace capacity and safety?. In Proceedings of the 7th international conference on research in air transportation 2016 Jun. The paper explains the principle of conflict prevention by segmentation and relative speed reduction based on a mathematical analysis.
• Hoekstra JM, Ellerbroek J, Sunil E, Maas J. Geovectoring: reducing traffic complexity to increase the capacity of UAV airspace. International conference for research in air transportation, Barcelona, Spain 2018. This paper explains how findings from [34] can be translated into technology requirements for an urban UAV ATM system, using a new principle called geovectoring.
Alarcón V, García M, Alarcón F, Viguria A, Martínez Á, Janisch D, et al. Procedures for the integration of drones into the airspace based on U-space services. Aerospace. 2020 Sep;7(9):128.
•• Ribeiro M, Ellerbroek J, Hoekstra J. Analysis of conflict resolution methods for manned and unmanned aviation using fast-time simulations. 9th SESAR innovation days 2nd–5th December 2019. 2019. This paper contains a comparison of several conflict resolution/avoidance algorithms using fast-time simulations. Velocity obstacles-based methods perform better than other methods, of these, the modified voltage potential (MVP) appears as the most promising.
Doole M, Ellerbroek J, Hoekstra J, Mennella A, Onate M. Drone information service requirements for U-space. 8th SESAR innovation days, 2018. 2018.