一种面向城市低空网络的无人机威胁综合评估方法及装置与流程

本发明涉及反无，具体涉及一种面向城市低空网络的无人机威胁综合评估方法及装置。

背景技术：

1、无人机威胁评估是反无系统的核心决策模块，现有无人机威胁评估方法主要面向要地防护或单一禁飞区边界告警场景，典型做法是：基于预设的禁飞区几何范围，结合无人机实时位置、速度、航向等参数，通过距离门限或规则阈值判断是否侵入禁飞区，并据此给出威胁等级，为后续的处置决策提供支撑。

2、现有无人机威胁评估方法存在以下缺陷：1.未考虑多禁飞区场景：城市低空空域往往同时存在多个禁飞区（如政府大楼、变电站、机场），当多个禁飞区相邻时，现有方法仅对各个禁飞区独立进行告警，缺乏对目标同时威胁多个禁飞区的全局优先级判别，容易导致反制资源的分配冲突。此外无人机可能同时逼近多个约束目标，或通过跨区域的复杂飞行模式（如多点侦察、试探性贴近）来规避单一禁飞区检测。2.忽略商业航道的耦合影响：未将商业航道（evtol航线、物流走廊）作为动态约束纳入评估。当无人机靠近航道时，系统无法量化其与正常飞行器之间的碰撞风险以及对商业航行的潜在干扰，从而漏报这类具有重大安全事故隐患的威胁。

技术实现思路

1、本发明为了解决或至少部分解决现有技术的缺陷或不足，提出了一种面向城市低空网络的无人机威胁综合评估方法及装置。

2、在本发明实施例的第一方面中，提供了一种面向城市低空网络的无人机威胁综合评估方法，包括：

3、s1.获取无人机飞行数据；获取空间数据；获取无人机报备数据；

4、s2.基于无人机飞行数据和无人机报备数据进行合规性威胁评估以得到合规性威胁得分；

5、s3.基于无人机飞行数据和空间数据进行空间威胁评估以得到空间威胁得分；

6、s4.基于无人机飞行数据和空间数据进行行为模式威胁评估以得到行为模式威胁得分；

7、s5.基于合规性威胁得分、空间威胁得分、行为模式威胁得分进行综合威胁评估。

8、作为本发明实施例的优选，s1中，无人机飞行数据包括无人机的身份标识、三维位置和速度。

9、作为本发明实施例的优选，s1中，空间数据包括禁飞区、商业航道，每一禁飞区具有核心区边界、缓冲区半径和威胁权重，每一商业航道具有中心线、宽度、高度层区间、规定飞行方向向量和威胁权重。

10、作为本发明实施例的优选，s2中，基于无人机飞行数据和无人机报备数据进行合规性威胁评估以得到合规性威胁得分具体包括：

11、通过以下公式确定合规性威胁得分：

12、

13、其中，为合规性威胁得分；为报备标志，当时，表示无人机已经报备，当时，表示无人机未报备；为无人机的身份标识，当时，表示正常接收到无人机的身份标识信号，当时，表示无人机的身份标识信号缺失或异常。

14、作为本发明实施例的优选，s3中，基于无人机飞行数据和空间数据进行空间威胁评估以得到空间威胁得分具体包括：

15、s31.计算无人机到第个禁飞区的核心区边界的最短距离，其中，，为禁飞区的总个数；

16、计算无人机到第个禁飞区的径向速度；

17、通过以下公式计算得到无人机到第个禁飞区的最小入侵时间：

18、

19、其中，为无人机到第个禁飞区的最小入侵时间，为无人机到第个禁飞区的核心区边界的最短距离，为无人机到第个禁飞区的径向速度；

20、通过以下公式计算得到无人机相对第个禁飞区的禁飞区威胁值：

21、

22、其中，为无人机相对第个禁飞区的禁飞区威胁值，为无人机到第个禁飞区的核心区边界的最短距离，为第个禁飞区的缓冲区半径；

23、s32.计算无人机到第个商业航道的核心区边界的最短距离，其中，，为商业航道的总个数；

24、计算无人机到第个商业航道的径向速度；

25、通过以下公式计算得到无人机到第个商业航道的最小入侵时间：

26、

27、其中，为无人机到第个商业航道的最小入侵时间，为无人机到第个商业航道的核心区边界的最短距离，为无人机到第个商业航道的径向速度；

28、通过以下公式计算得到无人机相对第个商业航道的航道威胁值：

29、

30、其中，为无人机相对第个商业航道的航道威胁值，为无人机到第个商业航道的核心区边界的最短距离，为第个商业航道的缓冲区半径；

31、s33.通过以下公式计算得到速度威胁系数：

32、

33、其中，为速度威胁系数，为无人机的当前速度，为参考速度。

34、作为本发明实施例的优选，基于无人机飞行数据和空间数据进行空间威胁评估以得到空间威胁得分还包括：

35、s34.将最小入侵时间小于预警时间阈值的禁飞区及商业航道构成集合，将集合中的禁飞区及商业航道当作节点，当节点数量小于2时，放大因子；

36、否则，放大因子，其中，为无人机到第个禁飞区的最小入侵时间，为无人机到第个商业航道的最小入侵时间，为预警时间阈值，为放大系数，为动态耦合强度；

37、

38、其中，为动态耦合强度，为禁飞区逼近强度，为航道逼近强度，为静态空间耦合系数；

39、

40、其中，为禁飞区逼近强度，为无人机到第个禁飞区的径向速度，为最大速度；

41、

42、其中，为航道逼近强度，为无人机到第个商业航道的径向速度，为最大速度；

43、

44、其中，为静态空间耦合系数，为禁飞区与商业航道几何中心间的欧氏距离，为基准距离；

45、s35.通过以下公式计算得到基础空间威胁度：

46、

47、其中，为基础空间威胁度，为放大因子，为集合中的节点个数，为第个节点的威胁权重，为第个节点的威胁值；

48、通过以下公式计算得到空间威胁得分：

49、

50、其中，为空间威胁得分，为基础空间威胁度，为速度威胁系数。

51、作为本发明实施例的优选，s5中，基于合规性威胁得分、空间威胁得分、行为模式威胁得分进行综合威胁评估具体包括：

52、通过以下公式计算得到综合威胁评估值：

53、

54、其中，为综合威胁评估值，为合规性威胁得分，为空间威胁得分，为行为模式威胁得分；

55、基于综合威胁评估值确定威胁等级：

56、

57、其中，为综合威胁评估值。

58、在本发明实施例的第二方面中，提供了一种面向城市低空网络的无人机威胁综合评估装置，包括：

59、数据获取模块，配置为获取无人机飞行数据；获取空间数据；获取无人机报备数据；

60、合规性威胁得分获取模块，配置为基于无人机飞行数据和无人机报备数据进行合规性威胁评估以得到合规性威胁得分；

61、空间威胁得分获取模块，配置为基于无人机飞行数据和空间数据进行空间威胁评估以得到空间威胁得分；

62、行为模式威胁得分获取模块，配置为基于无人机飞行数据和空间数据进行行为模式威胁评估以得到行为模式威胁得分；

63、综合威胁评估模块，配置为基于合规性威胁得分、空间威胁得分、行为模式威胁得分进行综合威胁评估。

64、在本发明实施例的第三方面中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现根据第一方面所提供的方法。

65、在本发明实施例的第四方面中，提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器，以及与一个或多个处理器关联的存储器，存储器用于存储程序指令，程序指令在被一个或多个处理器读取执行时，执行根据第一方面所提供的方法。

66、综上，本发明具有如下有益效果：

67、本发明实施例的方法，基于无人机飞行数据和无人机报备数据进行合规性威胁评估以得到合规性威胁得分，基于无人机飞行数据和空间数据进行空间威胁评估以得到空间威胁得分，基于无人机飞行数据和空间数据进行行为模式威胁评估以得到行为模式威胁得分，最后基于合规性威胁得分、空间威胁得分、行为模式威胁得分进行综合威胁评估，该方式通过整合无人机的报备/rid合规状态、相对于多个禁飞区和多航道的空间距离与最小入侵时间、同时逼近多约束的动态耦合放大因子、实时速度大小以及历史轨迹中的跨区行为模式，实现广域场景下无人机威胁等级的综合判定，提高低空安全预警的准确性和提前量。

68、进一步地或者更细节的有益效果将在具体实施方式中结合具体实施例进行说明。