NRI: INT: Safe Wind-Aware Navigation for Collaborative Autonomous Aircraft in Low Altitude Airspace

NRI:INT:低空空域协作自主飞机的安全风感知导航

基本信息

  • 批准号:
    1925147
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 149万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will promote the progress of science, and advance the national health, security and prosperity by conducting fundamental research needed to enhance safety and efficiency of aircraft operations in low altitude urban environments. Safe and seamless inclusion of unmanned aircraft such as delivery drones, and manned aircraft such as air taxis into urban airspace requires building traffic management systems that account for the performance of aircraft, pilots, and autopilots under a variety of atmospheric conditions. Aircraft operating in low altitude urban environments are subject to turbulent wind gusts that cannot be accurately predicted using current techniques. This research project will address this challenge by enabling the progress of science across multiple disciplines, including meteorology, human-robot interaction, machine learning, data-driven modeling, robotics, and instrumentation. Desired research outcomes will significantly impact many important applications, including micro-weather prediction, turbulent plumes of pollutants and emissions, drone package delivery, and air taxis. The inter-disciplinary nature of the project will better prepare next-generation students and engineers and the synergistic activities will broaden the participation of underrepresented groups in research.The project aims to validate the hypothesis that 'in-time' gust awareness by a pilot or an autopilot, can enhance safety, efficiency and robustness of future autonomous aircraft operations in low altitude airspace. Towards this objective, the research team will investigate novel learning tools to model piloting behaviors, design safe and efficient wind aware path planning algorithms, and importantly, construct short-term gust forecast models with wind measurements. The team will develop a high-fidelity simulation framework that integrates turbulence modeling, guidance, navigation, control, and pilot-aircraft interface to demonstrate autonomous and remotely-piloted aircraft flying through urban canopies with improved predictability and increased endurance. A recommendation system that facilitates pilot-aircraft interactions will be produced and demonstrated through both simulations and experiments.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目将通过开展提高低空城市环境中飞机运行安全性和效率所需的基础研究,促进科学进步,促进国家健康,安全和繁荣。要将无人驾驶飞机(如送货无人机)和有人驾驶飞机(如空中出租车)安全无缝地纳入城市空域,需要建立交通管理系统,以考虑各种大气条件下飞机、飞行员和自动驾驶仪的性能。在低空城市环境中运行的飞机会受到湍流阵风的影响,而使用现有技术无法准确预测。 该研究项目将通过推动多个学科的科学进步来应对这一挑战,包括气象学、人机交互、机器学习、数据驱动建模、机器人技术和仪器仪表。期望的研究成果将对许多重要应用产生重大影响,包括微天气预测、污染物和排放物的湍流羽流、无人机包裹递送和空中出租车。该项目的跨学科性质将更好地培养下一代学生和工程师,协同活动将扩大代表性不足的群体在研究中的参与。该项目旨在验证飞行员或自动驾驶仪“及时”阵风感知的假设,可以提高未来自主飞机在低空空域操作的安全性,效率和鲁棒性。为了实现这一目标,研究小组将研究新的学习工具来模拟驾驶行为,设计安全有效的风感知路径规划算法,重要的是,构建具有风测量的短期阵风预测模型。该团队将开发一个高保真仿真框架,集成湍流建模,制导,导航,控制和驾驶员-飞机接口,以演示自主和远程驾驶飞机在城市树冠中飞行,提高可预测性和耐力。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wind Speed Statistics from a Small UAS and Its Sensitivity to Sensor Location
小型无人机的风速统计及其对传感器位置的敏感性
  • DOI:
    10.3390/atmos13030443
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wilson, Trevor C.;Brenner, James;Morrison, Zachary;Jacob, Jamey D.;Elbing, Brian R.
  • 通讯作者:
    Elbing, Brian R.
A non-intrusive reduced order model using deep learning for realistic wind data generation for small unmanned aerial systems in urban spaces
  • DOI:
    10.1063/5.0098835
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Rohit K. S. S. Vuppala-Rohit-K.-S.-S.-Vuppala-151196900;Kursat Kara
  • 通讯作者:
    Rohit K. S. S. Vuppala-Rohit-K.-S.-S.-Vuppala-151196900;Kursat Kara
Switched Optimal Control and Dwell Time Constraints: A Preliminary Study
切换最优控制和停留时间约束:初步研究
Parameterized input inference for approximate stochastic optimal control
近似随机最优控制的参数化输入推理
Preliminary Design of Wind-Aware sUAS Simulation Pipeline for Urban Air Mobility
城市空中交通风感知小型无人机仿真流程的初步设计
  • DOI:
    10.2514/6.2022-3872
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tabassum, Asma;DeSantis, Max;Bai, He;Fala, Nicoletta
  • 通讯作者:
    Fala, Nicoletta
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

He Bai其他文献

Tuning terahertz emission generated by anomalous Nernst effect in ferromagnetic metal
  • DOI:
    https://doi.org/10.1063/5.0139197
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Hui Zhang;Zheng Feng;Guansong Li;Liang Zhang;Xiaobing Chen;He Bai;Song Sun;Jin Tang;Jine Zhang;Furong Han;Huaiwen Yang;Wei Tan;Yuansha Chen;Fengxia Hu;Jianwang Cai;Liang Guo;Sunmi Shin;Weisheng Zhao;Baogen Shen;Jirong Sun
  • 通讯作者:
    Jirong Sun
Seismic demand-oriented design of hybrid base-isolated building with the tuned inerter eddy current damper
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2024.109068
  • 发表时间:
    2025-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Dawei Li;He Bai;Yu Lou;Jianping Han
  • 通讯作者:
    Jianping Han
Mechanically strong, transparent polyimide composite thin films with a low dielectric constant
具有低介电常数的机械强度高、透明的聚酰亚胺复合薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.coco.2024.102129
  • 发表时间:
    2024-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.700
  • 作者:
    He Bai;Yunting Hu;Yongliang Zhao;Xiaomin Zhu;Jianhua Hu;Haitao Wang
  • 通讯作者:
    Haitao Wang
Construction of hierarchical MOF-derived CoSsub2/sub microsheet arrays@NiMosub2/subSsub4/sub nanoflakes on Ni foam as a high-performance supercapacitor electrode
泡沫镍上分层 MOF 衍生的 CoS₂微片阵列@NiMo₂S₄纳米片的构建作为高性能超级电容器电极
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2023.06.135
  • 发表时间:
    2023-11-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.700
  • 作者:
    Kai Zhang;Xin Gao;Fei Yao;Yanqiu Xie;He Bai;Yijia Sun;Rongrong Liu;Hongyan Yue
  • 通讯作者:
    Hongyan Yue
Research Progress of Chinese Medicine Monomers in Treatment of Cholangiocarcinoma
  • DOI:
    10.1007/s11655-024-4203-9
  • 发表时间:
    2024-10-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.500
  • 作者:
    Xiang Wang;Xiao-qing Wang;Kai Luo;He Bai;Jia-lin Qi;Gui-xin Zhang
  • 通讯作者:
    Gui-xin Zhang

He Bai的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('He Bai', 18)}}的其他基金

Efficient and Private Decentralized Bayesian Learning
高效、私密的去中心化贝叶斯学习
  • 批准号:
    2241585
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

内源性逆转录病毒MER65-int调控人类胎 盘发育与子宫内膜重塑的功能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
隐秘重组信号序列INT-RSS在T细胞受体基因Tcra重排中的功能和机制研究
  • 批准号:
    32370939
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
HPV16 E7 通过 Int1 蛋白调控 Wnt 信号通路调节肿瘤局部树突状细胞活性
  • 批准号:
    LQ22H160033
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
选择性PPARγ激动剂INT131调控适应性产热和AD-MSCs分化成棕色样脂肪细胞的机制研究
  • 批准号:
    81903680
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
INT复合物调节U snRNA 3'加工的结构基础
  • 批准号:
    31800624
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
沉默Int6基因的骨髓间充质干细胞复合生物支架构建血管化腹股沟疝补片及其促补片血管化机制
  • 批准号:
    81371698
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
HIF/Int6调控迟发型EPC体外增殖的机制及其治疗重度子痫前期的可行性
  • 批准号:
    81100439
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

INT-ACT: Intangible Cultural Heritage, Bridging The Past, Present And Future
INT-ACT:非物质文化遗产,连接过去、现在和未来
  • 批准号:
    10102226
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    EU-Funded
SCH: INT: New Machine Learning Framework to Conduct Anesthesia Risk Stratification and Decision Support for Precision Health
SCH:INT:用于进行麻醉风险分层和精准健康决策支持的新机器学习框架
  • 批准号:
    2347604
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SCH: INT: Collaborative Research: An Intelligent Pervasive Augmented reaLity therapy (iPAL) for Opioid Use Disorder and Recovery
SCH:INT:合作研究:针对阿片类药物使用障碍和恢复的智能普遍增强现实疗法 (iPAL)
  • 批准号:
    2343183
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SCH: INT: Collaborative Research: DeepSense: Interpretable Deep Learning for Zero-effort Phenotype Sensing and Its Application to Sleep Medicine
SCH:INT:合作研究:DeepSense:零努力表型感知的可解释深度学习及其在睡眠医学中的应用
  • 批准号:
    2313481
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Quantifying the inboard transfer of deformation int he Northern Canadian Cordillera
量化加拿大北部科迪勒拉山脉向内变形传递
  • 批准号:
    517959-2018
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Northern Research Supplement
SCH: INT: Context-Aware Micro-Interventions for Social Anxiety
SCH:INT:针对社交焦虑的情境感知微干预
  • 批准号:
    10700105
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
SCH: INT: Context-Aware Micro-Interventions for Social Anxiety
SCH:INT:针对社交焦虑的情境感知微干预
  • 批准号:
    10601189
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
Quantifying the inboard transfer of deformation int he Northern Canadian Cordillera
量化加拿大北部科迪勒拉山脉向内变形传递
  • 批准号:
    517959-2018
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Northern Research Supplement
SCH: INT: Collaborative Research: Context-Adaptive Multimodal Informatics for Psychiatric Discharge Planning
SCH:INT:合作研究:用于精神病出院计划的上下文自适应多模态信息学
  • 批准号:
    10573225
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
NRI: INT: Self-Assembly of Modular Robots Constructed using DNA: Modeling and Manufacturing Nanostructures with Graph Neural Networks and DNA Origami
NRI:INT:使用 DNA 构建的模块化机器人的自组装:使用图神经网络和 DNA 折纸建模和制造纳米结构
  • 批准号:
    2132886
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 149万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了