基于视觉的自主垂直起降空中出租车着陆系统的验证与确认

自主空中出租车有望革新城市大众交通，但其安全性与可靠性保障仍是一个悬而未决的挑战。在现实世界中验证空中出租车的自主解决方案面临复杂性、风险和成本，进一步加剧了这一挑战。验证与确认（V&V）框架通过形式化验证安全属性和在多样化运行场景中验证算法行为，在设计高可靠性系统方面发挥着关键作用。高保真仿真器的发展显著增强了其模拟现实世界条件的能力，推动了其在验证自主空中出租车解决方案中的应用，尤其是在早期开发阶段。这一演变凸显了仿真环境的重要性——它不仅是真实世界测试的补充工具，更是评估算法在可控、可复现和可扩展条件下的核心平台。本工作提出了一种面向具备垂直起降能力的空中出租车视觉着陆系统的 V&V 框架。具体而言，我们使用 Verse 这一形式化验证工具，通过获取和分析可达集来建模并验证系统的安全性。为开展该分析，我们利用了一个照片级真实感的仿真环境。该基于虚幻引擎构建的仿真环境提供了真实的地形、天气和传感器特性，以高保真度模拟现实条件。为验证安全性分析结果，我们在多种条件下进行了广泛的基于场景的测试，以评估可达集和着陆算法的鲁棒性。该方法展示了高保真仿真器的代表性，为在真实部署前分析和优化算法提供了有效手段。