1.一种异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取多种异构无人机的静态参数和动态参数;S2、基于所述静态参数和动态参数,构建动态与静态参数关联矩阵,所述关联矩阵通过梯度提升决策树模型训练得到,用于量化静态参数与动态参数之间的关联强度;S3、构建定位精度概率矩阵,基于机载GNSS与惯性测量单元的融合数据,建立不同定位误差范围的概率分布模型,并引入贝叶斯更新机制进行动态修正;S4、实时采集任务与运行动态数据,包括任务列表、航线规划、实时定位数据、运行动态参数和环境数据;S5、基于所述关联矩阵、定位精度概率矩阵和实时数据,计算空中碰撞概率,包括构建安全距离阈值、计算位置重叠概率和时间重叠概率、引入环境干扰系数和任务优先级权重,并使用长短期记忆网络优化碰撞时间预测;S6、根据所述空中碰撞概率,触发空中安全风险告警,并基于风险等级执行差异化警告响应策略。
2.根据权利要求1所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述静态参数包括自重、尺寸、最大续航、最大载荷、最大水平加速度、最大巡航速度、最大爬升率、最大下降率和电机马力;所述动态参数包括含载荷重量、续航里程、巡航速度、水平加速度、爬升率和下降率。
3.根据权利要求2所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述构建动态与静态参数关联矩阵包括:准备训练数据集,数据集输入特征为静态参数,输出标签为动态参数;采用联邦学习机制进行模型训练,各机型节点使用本地数据进行初步梯度提升决策树模型训练,并将模型参数上传至中央服务器进行聚合,生成全局模型;在梯度提升决策树模型训练过程中,集成物理机理约束,确保参数间的关联关系符合物理规律;基于训练完成的梯度提升决策树模型,计算各静态参数对动态参数的特征重要性得分,将其归一化到0~1区间作为关联度值,并根据参数间的正负相关关系标注关联方向,生成结构化的关联矩阵;引入在线学习机制,通过机载传感器实时测量的动态参数对所述关联矩阵进行持续微调,以适应无人机状态的变化。
4.根据权利要求3所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述梯度提升决策树模型训练过程包括:以所有训练样本的动态参数均值作为初始预测值,构建第一个决策树;进行多轮迭代优化,在每轮迭代中以当前模型的预测残差为新标签训练新的决策树;对每个静态参数的所有可能分裂点计算信息增益,选择信息增益最大的分裂点进行节点划分;设置学习率为0.1,当迭代次数达到100轮或模型残差平方和低于预设阈值时停止训练。
5.根据权利要求4所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述构建定位精度概率矩阵具体包括:基于机载GNSS与惯性测量单元的融合数据,建立不同机型在垂直和水平方向上不同定位误差范围的先验概率分布模型;引入基于贝叶斯更新的动态修正机制,结合机载多传感器融合数据实时更新所述概率矩阵;通过多传感器融合实现自适应调整,实时监测GNSS质量指标,当信号质量下降时启动惯性测量单元数据辅助定位,并采用卡尔曼滤波算法进行位置估计优化,基于估计误差协方差动态调整定位精度概率分布。
6.根据权利要求5所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述实时采集任务与运行动态数据包括:构建并管理动态任务依赖链,生成包含唯一任务标识、执行机型、任务类型、时空约束及优先级的任务列表,然后基于各机型最大续航能力规划任务持续时间并预留应急返航冗余,并建立任务间的逻辑依赖关系和任务延迟传导模型;执行基于任务协同的动态航线规划,为每架无人机规划包含航点坐标、高度及停留时间的初始航线;根据任务依赖链的实时状态动态调整航线,调整策略包括改变飞行高度、压缩航点停留时间或触发扩展盘旋指令;实施全维度实时定位与动态参数采集,通过GNSS与惯性测量单元融合定位方案获取实时经纬度坐标,采样频率根据任务关键性动态配置;系统性采集动态参数,并对参数健康度进行实时诊断;进行多源气象融合,采用机载传感器、地面气象站与数值预报三元融合方式采集气象数据,并建立机载传感器、边缘计算与地面云平台三级融合决策架构。
7.根据权利要求6所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述计算空中碰撞概率包括:构建水平方向碰撞判定距离和垂直方向碰撞判定距离;计算位置重叠概率,作为水平方向重叠概率和垂直方向重叠概率的平均值;计算时间重叠概率,基于相对运动速度和避让时间窗口;构建环境干扰系数计模型;使用LSTM网络预测未来速度变化,优化相遇时间计算;计算含任务优先级权重的最终碰撞概率。
8.根据权利要求7所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述环境干扰系数计模型如下:其中, 为环境干扰系数,v为实时风速,L为能见度,T为湍流强度。
9.根据权利要求8所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述最终碰撞概率通过以下公式计算:所述任务优先级权重根据任务依赖链与执行阶段动态调整。
10.根据权利要求9所述的异构无人机协同运行空中安全评估方法,其特征在于,所述安全风险告警包括:将安全风险划分为四级:一级无风险、二级低风险、三级中风险和四级高风险;基于参数关联矩阵、定位精度概率、任务协同关系和机型响应特性协同触发警告;执行差异化响应策略,包括调整数据回传频率、修改航线、触发协同避让动作。