无人机空中交通管制：工程师推出低成本无人机检测技术

快速阅读: 《欧亚评论》消息，随着无人机活动激增，安全管控低空飞行变得困难。杨百翰大学的研究团队开发了一套基于低成本雷达的无人机空中交通控制系统，能有效跟踪低空飞行物。该系统通过多个雷达单元协同工作，实现精准定位并绘制动态空域图。即使雷达位置变动，系统也能在线校准，确保持续准确性。这项技术有望提升低空飞行的安全性。

随着无人机活动的指数级增长，安全地管理低空飞行空域变得具有挑战性——尤其是在人口密集地区。就在上个月，一架未经授权的无人机在洛杉矶山火上方与一架“超级水桶”灭火机相撞，导致该飞机停飞数天，阻碍了灭火工作。传统雷达系统功能强大，但无法有效检测低于400英尺的低空飞行器。虽然美国联邦航空局（FAA）有一些规定来管理小型无人驾驶航空系统（UAS）或无人机，但在拥堵或受限空域中追踪和确保安全仍存在问题。杨百翰大学的研究人员可能找到了解决方案。

使用一系列小型低成本雷达，工程学教授卡米·彼得森及其同事建立了一个无人机空中交通控制系统，能够有效地准确跟踪识别低空空域内的任何物体。“雷达已经存在很长时间了，”合著者、杨百翰大学电气和计算机工程教授卡尔·沃尼克说。“我们不需要像机场那样的1000万美元旋转碟形雷达，我们可以制造一个成本只需几百美元的简单装置。小型雷达不具备高端雷达的所有功能，但一组小型雷达可以协同工作。”

卡米·彼得森教授解释了无人机空中交通控制系统的工作原理：多个地面站计算机连接到分布在区域周围的雷达单元。这些雷达单元朝向天空，拥有一个特定的视角，以检测其视野内的任何移动物体。当雷达单元识别出一个物体时，它会记录该物体的位置以及雷达单元本身的位置。然后将这些信息转换为全球坐标系，与其他地面站共享，以创建区域内空域交通的综合动态图。这种转换使所有地面站能够准确解释物体在现实空间中的位置，卡米·彼得森教授说。

为了实现动态空域图，每个雷达单元必须进行校准或提供必要的数据，以从本地坐标系转换到全球坐标系。然后将这些信息转换为全球坐标系，与其他地面站共享，以创建区域内空域交通的综合动态图。“每个雷达都朝向天空，拥有一个特定的视角，”机械工程教授、研究员蒂姆·麦克莱恩说。“你希望雷达经过校准，以便它们都能在同一位置看到同一架飞机。”

研究人员表示，小型雷达可以安装在路灯或通信塔等结构上。卡米·彼得森教授最近发表了一篇关于使用他们的空中交通控制系统追踪无人机的论文，解释说他们的研究是在国家科学基金会提供的资金支持下完成的，提供了更多关于实时无人机位置的确定性——这对于防止无人机碰撞非常重要。虽然杨百翰大学的研究人员专注于三个雷达——每个雷达能够追踪直径约500英尺的圆形空域——这项技术可以扩展到更广泛的雷达网络。“一家公司（比如亚马逊或沃尔玛）不可能独占一小时的整个空域，对吧？”卡米·彼得森教授说。“为了降低成本，你需要允许不同公司的多辆车辆在同一时间段内通过同一区域。如果你想保证安全，你就需要知道其他无人机在哪里。”

由于天气原因或雷达单元被物体撞击而移动，导致指向意外方向，系统的有效性可能会受到影响。但在线校准允许雷达单元调整其位置变化，并纠正任何问题。“这一空中交通控制系统的一个亮点是，我们的雷达能在10秒内校正新位置，”研究生兼合著者布拉迪·安德森说。为了达到10秒的校正时间，安德森专注于一个执行在线校准的数学方程。研究团队证明，这种动态校准技术比使用录制或“批处理”数据的研究显示出明显的改进。卡米·彼得森教授说，借助系统算法，雷达单元可以替换或添加更多，根据需要提供不同的能力。

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