美团内部讲座｜北航全权：一种城市空中移动性管理分布式控制框架( 六 )

集中式空中交通控制系统中如果有某架飞行器要改变飞行计划，那么与之相关的所有无人机都需要重新在线规划，更新飞行计划，且规划复杂度随飞机增加而增大。因此，集中式框架计算复杂度太高了，我们希望有另一种框架。就像开车一样，我们要导航去哪个地方，地图告诉我们从a到b点怎么走。这个规划是我们在开车之前，地图就给我们设计好的。对于飞行器来说，起飞之前系统会根据空中交通情况确定飞行计划，但一旦起飞之后，就由飞行器自主决定怎么做，这就是分布式整体的框架。分布式框架把很多控制从地面站转移到了飞行器上，每个飞行器只管自己，整体上是有组织的，但在飞行过程中，飞行器会按照一定协议，与其他飞行器避障。这一部分我们提出一个概念叫Sky Highway 空中高速公路，我们有一篇论文《Sky Highway Design for Dense Traffic》简单的阐述了我们整个的思路，感兴趣的同学可以看一下。
关于航路避障的话，飞机可以直接在航道上进行一些避障的飞行，为了增加整个航路网的带宽，我们在节点处做了一些设计，比如说这个节点是为了改变方向的，我们也希望飞行器能够直接通行，这样话就不用等待。如果是多个航道相交的话，这叫做交叉节点，也就是交叉路口。平时我们经过交叉路口时，最常见的是红绿灯，但是红绿灯就意味着飞机要在这里等待。所以目前我们采取了环岛结构，应对像红绿灯这种低效率的等待策略。然后控制，我们大体上是像人工势场法这种思路来进行的，保证无人机在航道里面往前飞行，同时又不卡死。人工势场法有一些缺点，有可能会导致卡死，比如说我们大家都往一个点走，那可能谁都到达不了这个点，大家都想到达，但是无法同时到达，这就是卡死问题。我们目前把这些问题都解决了。然后还有环岛，我们做了比较细的一些研究，飞行器都能进入航道，又能够顺畅的出去，这个环岛设计算是我们的一个创新。

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3.3 仿真与实验
最后来介绍一下我们的仿真，我们自己搭建了MATLAB的一个仿真环境，其中有航路网信息，待审核无人机的信息，输入的禁飞区的信息等等，如下图所示：

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我们在实验室也做了一些相应的平台，用这种定位设施来做，如下图所示：

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4. 总结与展望
无人机空中交通或城市空中移动是大势所趋，无线网络和时空大数据是交通的基础，同时交通设计也对网络提出了新需求。我们对空中高速公路做了一系列的工作：