航空通信不确定性下遥控飞行器系统性能的可靠性
系统与控制
2026-04-06 v2 系统与控制
摘要
高机动性遥控飞行器系统(RPAS)的关键任务操作需要可靠的通信，以确保其安全融入现有空域。理解随机通信条件下的系统级性能对于评估任务成功率和操作风险至关重要。本研究量化了通信延迟和完全信号丢失对高机动性 RPAS 任务完成性能的影响。该任务被定义为三维空域中的静态航点跟踪任务。我们首先在所需通信性能(RCP)框架内推导了关键可靠性指标的数学公式。然后将这些随机通信因素（包括延迟和可用性）纳入飞行控制仿真中以评估系统行为。利用高性能计算进行了大量多进程 Monte Carlo 仿真，以生成任务成功率和任务完成时间包络。结果表明，随着通信延迟增加或可用性降低，飞行性能显著下降，这直接减小了系统稳定裕度。为了更好地刻画这一关系，我们引入了一个新的可靠性指标——通信性(communicability)，该指标整合了三个关键 RCP 指标，并提供了对飞行控制最大可容忍延迟的洞察。所提出的框架通过揭示通信能力与飞行控制性能之间的权衡关系，为 RPAS 设计提供了指导。本研究使用的代码在此 \href{https://github.com/YutianPangASU/comm-dynamics}{repository} 公开。
引用
@article{arxiv.2501.07743,
title = {The Reliability of Remotely Piloted Aircraft System Performance under Aeronautical Communication Uncertainties},
author = {Yutian Pang and Andrew Paul Kendall and John-Paul Clarke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.07743},
year = {2026}
}