考虑通信与空域安全的 UAS 交通管理实时路由仿真

小型无人机系统（sUAS）将成为近未来智慧城市与智能交通环境的重要组成部分。对 sUAS 相关应用（如商业投递与土地勘测）的需求预计将在未来几年快速增长。一般而言，需要 sUAS 交通路由与管理功能来协调从不同发射场发射 sUAS 并确定其轨迹以避免冲突，同时考虑若干其他约束，如预期到达时间、最小飞行能量以及通信资源的可用性。然而，随着某区域内空中 sUAS 密度的增长，难以预见潜在的空域与通信资源冲突并立即决策以避免它们。为应对此挑战，我们提出一种时空路由算法与仿真平台，用于高密度城市区域中 sUAS 轨迹管理，该算法在时空迷宫中规划 sUAS 运动，将随时间静态或动态的障碍纳入考虑。该路由允许 sUAS 避开静态禁飞区（即静态障碍）或其他飞行中的 sUAS 以及通信资源拥堵的区域（即动态障碍）。该算法使用基于智能体的仿真平台进行评估。仿真结果表明，所提算法在许多方面优于其他路由管理算法，尤其在处理速度与内存效率上。我们提供了关于 sUAS 飞行时间、总吞吐量、冲突率与通信资源利用率的详细比较。结果证明，我们提出的算法可用于满足下一代智慧城市与智能交通的空域与通信资源利用需求。