Many overall safety factors need to be considered in the next generation of Urban Air Mobility (UAM) systems and addressing these can become the anchor point for such technology to reach consent for worldwide application. On the other hand, fulfilling the safety requirements from an exponential increase of prolific UAM systems, is extremely complicated, and requires careful consideration of a variety of issues. One of the key goals of these Unmanned Air Systems (UAS) is the requirement to support the launch and control of hundreds of thousands of these advanced drones in the air simultaneously. Given the impracticalities of training the corresponding number of expert pilots, achieving this goal can only be realized through safe operation in either fullautonomous or semi-autonomous modes. According to many recent studies, the majority of flight accidents are concentrated on the last three stages of a flight trip, which include the Initial Approach, Final Approach, and Landing Phases of an airplane trip. Therefore, this paper proposes a novel decentralized processing system for enhancing the safety factors during the critical phases of Vertical and/or Short Take-Off and Landing (V/STOL) drones. This has been achieved by adopting several processing and control algorithms such as an Open Fuzzy Logic System (FLS) integrated with a Flight Rules Unit (FRU), FIR filters, and a novel Prognostic Malfunction processing unit. After applying several optimization techniques, this novel coarse-grained Autonomous Landing Guidance Assistance System (ALGAS3) processing architecture has been optimized to achieve a maximum computational processing performance of 70.82 Giga Operations per Second (GOPS). Also, the proposed ALGAS3 system shows an ultra-low dynamic thermal power dissipation (I/O and core) of 145.4 mW which is ideal for mobile avionic systems using INTEL 5CGXFC9D6F27C7 FPGA chip.


翻译:许多关于整体安全性的因素需要在下一代城市空中交通(UAM)系统中考虑,并解决这些问题可以成为这种技术达到世界范围内应用的锚点。另一方面,满足日益增加的生产力 UAM 系统的安全性需求极为复杂,需要仔细考虑各种问题。这些无人机系统的主要目标之一是支持同时在空中发射和控制数十万台这些先进的无人机。考虑到训练相应数量的专家飞行员的不切实际性,只有通过在完全自主或半自主模式下实现安全运行才能实现这个目标。根据近年来的许多研究,大多数航空事故集中在飞行行程的最后三个阶段,包括飞机行程的初始进近、最终进近和着陆阶段。因此,本文提出了一种新的分散式处理系统,以增强垂直/短距离起降(V/STOL)无人机关键阶段的安全因素。这是通过采用多种处理和控制算法实现的,例如将开放式模糊逻辑系统(FLS)与飞行规则单元(FRU)、FIR 滤波器和一种新的先兆故障处理单元集成。经过多种优化技术的应用,这种新颖的粗糙粒度自主着陆辅助系统(ALGAS3)处理架构已经优化,以实现最大计算处理性能 70.82 Giga Operations per Second(GOPS)。此外,所提出的 ALGAS3 系统显示出极低的动态热功耗(I/O 和核心),为使用 INTEL 5CGXFC9D6F27C7 FPGA 芯片的移动航空电子系统提供了理想的选项。

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