一种考虑宏观网络特征的多无人机冲突风险评估方法

1.一种考虑宏观网络特征的多无人机冲突风险评估方法，其特征在于，步骤如下：1)判断任意两个无人机之间的冲突关系，计算空域内每对冲突的最短预计冲突时间；2)基于步骤1)中的冲突关系，建立无人机冲突网络，计算宏观网络特征指标，包括：度、平均加权度、平均强度和聚类系数；3)将步骤2)中的宏观网络特征指标进行归一化，计算多无人机冲突风险评估指标；所述步骤1)具体包括：11)定义无人机的冲突保护区；以无人机所在位置作为保护区水平及垂直方向的中点，设置冲突保护区形状为圆柱体，尺寸计算公式如下：式中，h为冲突保护区圆柱体的高度；r为冲突保护区圆柱体的半径；h u 为无人机外形尺寸的高度；r u 为无人机水平尺寸最大值的二分之一；G y 与G h 分别为无人机在GPS模式下垂直和水平方向的悬停精度；12)判断空域内任意两个无人机之间的冲突关系；对于空域内任意两个无人机：无人机A和无人机B，将无人机A、无人机B视为质点，判断无人机B在第t时刻的三维位置坐标预测值在水平、垂直方向上是否位于无人机A的冲突保护区内，具体判断公式如下：|P(z) t-A -P(z) t-B |≤max{h A ,h B }    (4)式中，P(x) t-A 、P(y) t-A 、P(z) t-A 分别为无人机A在第t时刻的水平方向的x坐标、水平方向的y坐标和垂直方向的z坐标；P(x) t-B 、P(y) t-B 、P(z) t-B 分别为无人机B在第t时刻的水平方向上的x坐标、水平方向的y坐标和垂直方向上的z坐标；r A ,r B 分别为无人机A、无人机B冲突保护区圆柱体的半径，h A ,h B 分别为无人机A、无人机B冲突保护区圆柱体的高度；若公式(3)或公式(4)不成立，则无人机A与无人机B在第t时刻不发生冲突，冲突关系l AB (t)＝0；若公式(3)、公式(4)同时成立，则无人机A与无人机B在第t时刻发生冲突，冲突关系l AB (t)＝1；13)计算最短预计冲突时间；根据步骤12)中得到无人机之间的冲突关系，当无人机A与无人机B存在冲突时，无人机A不执行任何避障措施，无人机B以最大飞行速度径直飞向无人机A的方向，计算预计最短冲突时间的计算，具体公式如下：式中，T AB (t)为在第t时刻的预计最短冲突时间，dis AB (t)为第t时刻无人机A与无人机B之间的距离， 为无人机B的最大飞行速度；所述步骤2)具体包括：21)建立无人机冲突网络；在运动过程中，将每个无人机视为一个带有方向的质点，作为冲突网络的节点；基于步骤12)中得到的任意两个无人机之间的冲突关系，当l AB ＝0时，节点A与节点B之间不存在连边；当l AB ＝1时，节点A与节点B之间存在连边；22)计算无人机冲突网络的度；t时刻，与节点A连接的边的数量为节点A的度，无人机冲突网络内所有连边的数量为网络的度，计算公式如下：式中，k A (t)为在第t时刻节点A的度，k(t)为在第t时刻无人机冲突网络的度，度越高的无人机与其它无人机冲突的概率越高；n为网络内无人机的总数；23)计算无人机冲突网络的平均加权度；将节点A与节点B在第t时刻的最短预计冲突时间的倒数作为节点A、节点B连边的权重，计算公式如下：式中，w AB (t)为在第t时刻节点A与节点B之间边的权重；t时刻，与节点A连接的边权重之和为节点A的加权度，无人机冲突网络内所有节点的加权度之和为网络的加权度，计算公式如下：式中， 为在第t时刻节点A的加权度，k w (t)为在第t时刻无人机冲突网络的加权度， 为在第t时刻无人机冲突网络的平均加权度；24)计算无人机冲突网络的平均强度；冲突网络的平均强度表示网络中节点之间的关联程度，具体计算公式如下：式中， 为冲突网络在第t时刻的平均强度；25)计算无人机冲突网络的聚类系数；节点A的聚类系数表示在与节点A相连的所有节点中，各节点之间实际相连的边数与节点A的邻居节点可能的最大连接边数的比值；聚类系数用于体现冲突网络节点间的聚类情况，具体计算公式如下：式中，c w-A (t)为节点A在第t时刻的聚类系数，l BC (t)、l CA (t)分别为节点B和节点C、节点C和节点A在第t时刻的冲突关系，w AC (t)为第t时刻节点A与节点C之间边的权重；整个网络的聚类系数为：式中， 为网络在第t时刻的聚类系数， 越大，无人机冲突网络的冲突风险越高；当 时，表示网络任意两个节点之间均存在连边，冲突风险高。 2.根据权利要求1所述的考虑宏观网络特征的多无人机冲突风险评估方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：31)指标归一化处理；通过min-max方法分别对冲突网络的度、平均加权度、平均强度和聚类系数四个宏观网络特征指标进行归一化处理，公式如下：式中，x * 为归一化后的指标，x为需要进行归一化的指标，x min 和x max 分别为各指标的最小值和最大值；32)计算无人机冲突风险评估指标；基于步骤31)中得到归一化后的t时刻宏观网络特征指标，构成t时刻空域内无人机的冲突风险评估指标Γ(t)，具体公式如下：式中， 和 分别为归一化后的第t时刻无人机冲突网络平均加权度、平均强度和聚类系数，η kw 、η s 和η c 分别为指标 和 的相对重要程度；无人机冲突风险评估指标的计算公式如下：R(t)＝||Γ(t)|| 2 (18)式中，R(t)为无人机冲突风险评估指标大小，R(t)∈[0,1]，R(t)越大，表示随着风险概率、接近程度的增大，无人机之间的运行风险相应增大，t时刻空域内运行的多个无人机之间的冲突风险越高。