要防止无人机与其他无人机相撞,需从感知、通信、决策、执行四个层面综合设计解决方案，结合技术手段与法规约束，以下是具体方案：
核心感知技术：精准探测周围无人机
无人机需通过传感器实时感知周围环境,重点识别其他无人机的位置、速度和方向，常用技术包括：
主动探测技术
- 激光雷达（LiDAR）：通过发射激光束测量距离，精度高（厘米级），可生成3D点云图，适合中远距离（50-200米）探测，但成本较高。
- 毫米波雷达：穿透性强（雾、雨天），探测距离远（100-300米），适合高速场景，但分辨率较低。
- 超声波/红外传感器：短距离（<10米）避障，成本低，适合低速或近距离场景（如起降时）。
被动探测技术
- 视觉识别（摄像头+AI）：通过机器学习算法（如YOLO、Faster R-CNN）识别其他无人机的外形、灯光或标记，结合光流法估算相对运动，需处理光照变化、遮挡等问题。
- 热成像：在夜间或低光照环境下，通过探测无人机电机/电池的热量识别目标。
融合感知
结合LiDAR+视觉+雷达的多传感器融合（如特斯拉Autopilot方案），通过卡尔曼滤波或深度学习（如PointPillars）融合数据，提升识别准确率和鲁棒性。
无人机间通信：共享实时信息
仅靠感知可能存在盲区（如被遮挡时），需通过直接通信或接入监控系统共享位置数据：
无人机间直接通信
- ADS-B（自动相关监视广播）：类似飞机使用的技术，无人机广播自身位置（经度、纬度、高度、速度）、ID等信息，其他无人机接收后计算碰撞风险，需适配无人机专用频段（如5G NR-U或ISM频段）。
- Mesh网络：无人机组成自组织网络，通过V2V（车对车）协议（如802.11p）实时交换位置和轨迹数据，适合密集飞行场景（如无人机编队）。
接入第三方监控系统
- UTM（无人机交通管理系统）：接入“U-Cloud”或“民航无人机云”系统，实时上报位置并获取周围无人机信息（需法规支持）。
- 4G/5G网络：通过移动网络将位置数据上传至云端，云端计算碰撞风险并下发指令（需低延迟网络，如5G URLLC）。
智能决策与路径规划
感知到其他无人机后,需通过算法快速决策并调整路径：
碰撞风险评估
- 几何模型：计算两架无人机的相对位置、速度、方向，判断是否满足安全距离（如国际民航组织ICAO建议的最小间隔：水平5公里，垂直300米）。
- 概率模型：考虑传感器误差、无人机机动性（如突然变向），通过蒙特卡洛模拟计算碰撞概率，设定阈值（如P<0.1%时触发避让）。
路径重规划算法
- 局部避障：
- 人工势场法：将空间视为势能场，目标点为引力源，障碍物为斥力源，无人机沿合力方向飞行。
- 动态窗口法（DWA）：在速度空间（线速度、角速度）中搜索可行轨迹，选择无碰撞且效率最高的路径。
- 全局避障：结合地图数据（如高精地图）重新规划路径，优先保持原任务（如航拍、送货），仅在必要时绕行。
协同避让
多架无人机相遇时,需通过协商确定避让策略（如“右让左”规则，或优先级排序：载人无人机>快递无人机>航拍无人机）。
执行与控制：精准调整飞行状态
决策后,需通过飞控系统调整无人机姿态和轨迹：
- 姿态控制：通过PID控制器调整电机转速（多旋翼）或舵面（固定翼），实现转向、升降。
- 速度控制：限制最大速度（如<20m/s），避免急刹导致失稳。
- 冗余设计：双飞控系统（主+备）、双电池，防止单点故障。
法规与标准：强制要求与技术认证
各国已出台法规强制无人机配备避障功能：
- 中国：《民用无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》要求Ⅲ类以上无人机（最大起飞重量>4kg）必须安装避障设备，并接入UTM系统。
- 美国：FAA要求无人机具备“Detect and Avoid”（DAA）能力，可通过机载设备或地面监控实现。
- 欧盟：EASA规定无人机在视距外（BVLOS）飞行时，必须具备碰撞预警和自动避让功能。
低成本方案：消费级无人机适用
针对普通用户,可采用简化方案：
- 视觉+超声波融合：前视双目摄像头（如大疆Phantom 4 Pro）识别前方障碍物，下视超声波+光流定位实现低空避障。
- 手机APP辅助：通过移动网络共享位置（如DJI Fly App的“附近无人机”功能），提示用户手动避让。
- 地理围栏：预设禁飞区（如机场、监狱），无人机接近时自动悬停或返航。
防止无人机相撞需“感知-通信-决策-执行”全链路协同，结合多传感器融合、V2V通信、智能算法及法规约束，高端无人机（如物流、测绘）可采用激光雷达+5G+UTM方案，消费级无人机则通过视觉+超声波+APP共享实现基础避障，随着AI芯片（如NVIDIA Jetson）和5G网络的普及，无人机避撞将更智能、更可靠。
