无人机空中交通管制：工程师介绍低成本无人机探测技术

　　随着世博会随着无人机活动的增加 ，安全管理低空飞行空域变得具有挑战性
，尤其是在人口稠密的地区 。就在上个月一架未经授权的无人机与一架“超级铲 ”飞机在洛杉矶野火上空相撞，导致飞机停飞数天 ，阻碍了消防工作
。

　　传统的雷达系统功能强大
，但无法有效探测400英尺以下的低空飞行飞机。虽然美国联邦航空管理局（FAA）有一些管理小型无人驾驶飞机系统（UAS）或无人机的规定，但跟踪和安全可能存在问题——尤其是在拥挤或受限的空域 。杨百翰大学的研究人员可能找到了解决办法
。

　　工程学教授卡米·彼得森（Cammy Peterson）和她的同事们利用一个小型 、低成本雷达网络 ，为无人机建立了一个空中交通管制系统，该系统可以有效
、准确地跟踪识别出的低空空域中的任何物体。

　　“雷达已经存在很长时间了
，
”杨百翰大学电子与计算机工程教授、论文合著者卡尔·沃尼克说 。“与你在机场看到的价值1000万美元的旋转盘不同，我们有一个简单的东西 ，只需要几百美元就能制造出来。小型雷达不具备高端雷达的所有功能
，但小型雷达网络可以有效地协同工作
。”

　　彼得森解释了无人机空中交通管制系统的工作原理：

　　多台地面站计算机同时存在

　　与雷达单元相连，雷达单元分布在一个区域内。这些雷达单元指向天空 ，以探测其视野内的任何移动物体 。当雷达单元识别一个物体时
，除了雷达单元本身之外，它还记录该物体的位置
。这个信息就是co

　　转换成全局坐标f

　　该名称将与其他地面站共享 ，以创建该地区空中交通的综合时变图像。

　　彼得森说
，这种转换允许所有地面站准确地解释物体在真实空间中的位置 。为了获得动态的空中交通图像，必须对每个雷达单元进行校准或提供必要的数据 ，以便从局部帧转换为全局帧
。

　　杨百翰大学机械工程教授蒂姆·麦克莱恩说：“每个雷达都有一个视野
，因为它指向天空。 ”“你希望对雷达进行校准，这样它们就能在天空的同一位置看到一架单独的飞机 ，
”

　　研究人员表示，这种小型雷达可能被安装在灯柱或手机信号塔等结构上 。

　　彼得森最近发表了一篇关于用空中交通管制系统跟踪无人机的论文
，解释说他们的研究是在美国国家科学基金会的资助下完成的，提供了更多关于无人机实时定位的确定性——这在考虑如何防止无人机之间的碰撞时很重要
。

　　杨百翰大学的研究人员将重点放在三个雷达上——每个雷达都能跟踪直径约500英尺的圆形空域——这项技术可以扩展到一个由许多雷达组成的更广泛的网络。

　　“一家公司（比如亚马逊或沃尔玛）不可能占据整个空域一个小时 ，对吧？”皮特森说 。“为了提高成本效益
，你需要允许不同公司的多辆车在同一时间段内通过同一地区
。如果你想安全，你会想知道其他无人机在哪里。 ”

　　该系统的有效性可能会受到天气或物体撞击物理雷达单元的影响 ，导致其移动并指向意想不到的方向 。但在线校准允许雷达单元在收集数据时调整其位置的无意变化
，并纠正任何问题。”

　　“这个空中交通管制系统的一个令人兴奋的方面是，在10秒的过程中 ，我们的雷达可以纠正一个单位的新位置
，
”研究生和合著者布雷迪安德森说
。

　　为了得到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。研究小组证明 ，这种动态校准技术比记录或“批量”数据的研究有明显的改进 。

　　Peterson表示
，通过算法驱动系统，雷达单元可以被替换掉 ，或者可以添加更多的雷达单元，从而根据需要实现不同的功能
。