基于物理实验构建城市空中交通基本图
机器人学
2026-03-03 v3 多智能体系统
摘要
城市空中交通 (UAM) 是无人机的 emerging 应用，旨在减少城市交通系统的旅行时间和拥堵。随着无人机密度的增加，UAM 交通预计将经历类似于地面交通的拥堵。然而，UAM 交通的基本特征，特别是在现实操作条件下，仍然鲜为人知。本研究提出一种通用框架，通过整合理论分析与物理实验来构建 UAM 交通的基本图 (FD)。迄今为止，尚无研究使用真实世界物理实验数据推导 UAM FD。理论方面，我们设计两种无人机控制律用于碰撞规避，并开发基于仿真的交通生成方法以产生多样化的 UAM 交通情景。基于 Edie 的定义，应用近似平稳交通条件过滤方法构建 FD。为消除现实扰动和建模不确定性，我们进一步在规模缩小的试验台上使用 Bitcraze Crazyflie 无人机进行物理实验。收集仿真和物理实验轨迹数据并组织成 UAMTra2Flow 数据集进行分析。初步结果表明，地面交通的经典 FD 结构，特别是 Underwood 模型，适用于 UAM 系统。值得注意的是，来自物理实验的 FD 曲线与仿真结果存在偏差，这凸显了实验验证的重要性。最后，将规模缩小的试验台结果比例化至真实操作条件，为未来 UAM 交通系统提供了实用见解。该论文的数据集和代码已公开于 https://github.com/CATS-Lab/UAM-FD。
引用
@article{arxiv.2512.21425,
title = {Developing Fundamental Diagrams for Urban Air Mobility Traffic Based on Physical Experiments},
author = {Hang Zhou and Yuhui Zhai and Shiyu Shen and Yanfeng Ouyang and Xiaowei Shi and Xiaopeng Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21425},
year = {2026}
}