Streichen Sie, was nicht fliegen kann, dann routen Sie

Lkw-und-Drohne-Modelle und ein reines Drohnennetz

Die dichte Forschung betrifft den Lkw plus Drohne. Im Traveling-Salesman-Problem mit Drohne und in seiner Flying-Sidekick-Form besucht der Lkw Kunden, während die Drohne den Lkw verlässt, einen Kunden bedient und den Lkw wieder trifft. Der Lkw ist ein bewegliches Depot. Er setzt die Reichweite zurück. Über mehrere Bodenfahrzeuge verteilt heißt dieselbe Idee Vehicle Routing Problem mit Drohnen. Die Formulierung von Murray und Chu aus dem Jahr 2015 ist ein Ursprung, den spätere Arbeiten weiter zitieren. Der Verweis hier ist auf Zitatebene. Dieser Leitfaden leitet die Gleichungen nicht neu her. Was er übernimmt, ist die Struktur: Die Flugdauer schneidet den Einsatz in ein hartes Stück.

Ein reines Drohnennetz ist ein anderes Problem. Depots und Ports sind fest. Die Flugdauer verbietet meist eine Kette vieler Landungen, also ist eine Route ein Einsatz zu einem Halt, vielleicht zu zweien. Es gibt ein Zeitfenster beim Kunden und ein weiteres am Landeplatz. Der Energiebedarf ändert sich mit Wind und Nutzlast, und ein Akkuwechsel kostet Zeit. Die Kapazität des Luftraums ist nicht die Kilogrammkapazität eines Fahrzeugs. Die Optimierung ähnelt weniger einer Tour mit vierzig Halten als der Zuweisung und zeitlichen Planung von Einsätzen. Arbeiten zu mehreren Drohnen im „Flying-Sidekick“-Szenario haben gezeigt, dass die Reihenfolge von Starts und Rückholungen ein Zeitplan ist: Ignoriert man sie, erzeugt die Flugdauerbeschränkung Pläne, die sich nicht fliegen lassen. Die Reihenfolge ist keine Verzierung der Geometrie.

Zuerst die harten Beschränkungen entfernen

Was Sie zuerst entfernen, ist nichts, durch das man sich freikaufen kann. Regulatorischer Luftraum: Verbots- und Beschränkungsgebiete, Flughafenflächen, temporäre Flugbeschränkungen. Gelände und Hindernisse: Die gerade Linie auf einer Karte ist kein Pfad mit vertikalem Abstand. Wetter: Eine Kante, die die Minima für Wind, Niederschlag, Sicht oder Temperatur verletzt, existiert nicht, und sie ist keine teure Kante. Energie: Eine Kante, die sich nicht mit Reserve und mit Rückflug oder Ausweichnest fliegen lässt, existiert ebenso wenig. Belegung des Ports: Eine Fläche nimmt in einem Abfertigungsintervall eine Ankunft oder einen Abflug an. Kodieren Sie dies als hohe Strafkosten, und ein Solver unter Druck wird bezahlen, um ein Verbotsgebiet zu durchqueren. Das ist ein Modellierungsfehler. Löschen Sie die Kante, dann formulieren Sie das Ziel.

Die Ziele kommen an zweiter Stelle. Zeit, nach der Uhr des Kunden oder der klinischen Uhr. Energie, als Kosten und als Akkulebensdauer. Risiko: wer unter der Flugbahn lebt und wie verwickelt der Notfallplan ist. Schmelzen Sie die drei zu einem Gewicht zusammen, und die Überraschung ist eine schnelle Route über eine Schule. Halten Sie die Gewichte als sichtbare Entscheidung fest. Eine Kennzahl, die Risiko stillschweigend in Minuten umrechnet, verbirgt, was aufgegeben wurde. In einem reinen Drohnennetz verbraucht ein Warten in der Luft Energie, anders als bei einem Lkw-Fahrer, der am Bordstein wartet. Lassen Sie „Warten“ nicht als billigen Puffer im Modell. Ein Warten steht nur zur Verfügung, wenn sowohl die Energie als auch der Landeplatz noch Spielraum haben.

Ein Konflikt ist ein Volumen in der Zeit

Ein Konflikt ist kein Punkt. Zwei Flugbahnen können sich in der Draufsicht kreuzen und dennoch sicher sein, wenn ihre Zeiten um mehr als den Staffelungspuffer auseinanderliegen. Das Gegenteil ist ein gemeinsamer Korridor oder ein einzelner Port, der sich auf der Karte nur an einem Endpunkt trifft und dennoch kollidiert, wenn sich die Zeiten überschneiden. Staffelung ist vierdimensional, Puffer eingeschlossen. Konfliktlösung ist eine Tabelle, wer sich wann in einem Volumen befindet, keine Zeichnung, die Linien auseinanderschiebt. Löst man die Überschneidung durch Schweben, verbraucht man die Energie, die der vorige Abschnitt Ihnen nicht zu verstecken riet. Ein Warten, das in einem Lkw-Modell billig ist, ist für einen Multikopter nicht billig.

Reservieren Sie den Port mit derselben Härte wie den Luftraum. Eine geometrisch saubere Ankunft, die die Fläche belegt vorfindet, existiert als Flug nicht. Wenn sich ein Wetterfenster öffnet und viele Luftfahrzeuge gleichzeitig legal werden, staut sich der Slot, nicht die Größe des Himmels. Lösen Sie viele Luftfahrzeuge als gleichzeitige kürzeste Wege, und alle antworten mit demselben Port zur selben Minute. Sie nachträglich zu trennen ist die falsche Reihenfolge. Legen Sie zuerst die Slots fest und behalten Sie nur die Einsätze, die hineinpassen. Nachfrage, die nicht hineinpasst, ist kein Versagen der Drohne. Sie ist die ehrliche Kapazität dieser Stunde.

Die umfassenderen Techniken für Routen in Raum und Zeit und für die Konflikterkennung sind in Routen in Raum und Zeit planen und Konflikte erkennen (Airffic Flight Institute) dargelegt.

Forschung zur lückenlosen Abdeckung einer Fläche finden Sie unter Survey on Coverage Path Planning with Unmanned Aerial Vehicles im Inspection-Guide.

Das Vermeiden von Konflikten in Raum und Zeit wird in den Guides zu Luftraum, UTM und Routing fortgesetzt.

Anleitung, kein Regelgesetz

Was dieses Kapitel festlegt, ist die Reihenfolge der Entscheidungen: Kanten löschen, die sich nicht fliegen lassen, Port und Luftraum in der Zeit reservieren und erst dann Zeit, Energie und Risiko vergleichen. Das ist ein Lehrmodell. Es ist keine Missionsdatei für ein Luftfahrzeug. Staffelungspuffer und Reserveminuten werden hier nicht als Zahlen genannt, weil sie zum Luftfahrzeug, zur Genehmigung und zum Luftraum dieses Tages gehören. Ein Optimum in einem Paper ist ein Optimum innerhalb der Beschränkungen, die das Paper angenommen hat. Es ist keine Erlaubnis für Ihre Stadt. Verwechseln Sie das Lesen des bibliografischen Eintrags nicht mit einer Flugerlaubnis.

Schicken Sie dies nicht an Motoren. Füttern Sie damit nicht den Ausführen-Knopf einer Bodenstation. Diese Prosa als Staffelungsnachweis zu verwenden, wo es kein genehmigtes Verfahren, keine tatsächlich existierende Überwachung und kein Betriebssystem gibt, das einen Plan ablehnen kann, ist unsicher. Zwei Luftfahrzeuge, die in einer Vorführung aneinander vorbeifliegen, sind kein Beleg dafür, dass eine Netz-Konfliktlösung in Kraft ist. Wer nach dem Lesen dieses Kapitels, und aus keinem anderen Grund, ein Luftfahrzeug scharf schaltet, ist nicht bereit. Vor dem Scharfschalten sind erforderlich: die aktuelle Regel für diesen Ort, das Flughandbuch dieses Luftfahrzeugs und eine Stelle, die Nein sagen darf. Das Modell lehrt eine Denkreihenfolge. Es trägt keine Verantwortung für den Himmel. Laden Sie keine Lehrbuchkante hoch.

Um bereits in der Entwurfsphase zu prüfen, ob sich mehrere Pläne in vier Dimensionen überschneiden, nutzen Sie vierdimensionale Überschneidungen zwischen Flugplänen prüfen (Airffic Architect) (auf Englisch). Auch dieses Werkzeug ist beratend: Es reicht weder einen Plan ein noch steuert es ein Luftfahrzeug.