飞行航迹中期预测和冲突探测

admin · 发表于 2022-9-21 16:12:34

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随着民用航空事业的蓬勃发展和军事飞行训练任务的逐步加重，空中交通流量急剧增加，飞行空域日趋拥挤，飞行冲突日益严重。为了保证各种飞行的安全和通畅，飞行中任意两架航空器之间的距离都不能小于规定的安全间隔，因此潜在飞行冲突的有效探测与解脱是预防飞行冲突的关键，特别是在空中交通流量迅速增长的今天，其重要性更是不言而喻。为了能让飞行员以及地面管制员能够更快更早的发现飞行冲突危险、采取避让措施，就需要增加空管系统对飞机航迹的预测时间，并且评估该预测的性能及准确性如何。在空中交通管理过程中，冲突探测与解脱可以分别在长期、中期和短期三个层次上考虑。本论文的工作主要是讨论中期飞行航迹预测和冲突探测的题目。在实际飞行中，飞机应该按照已制定的飞行计划飞行，但是由于飞机的运动受到多种因素的影响，导致飞行航迹与计划航路之间出现误差。在短期预测中常用的线性外推不能准确应对中期预测中存在的题目如飞机转弯等。另外，Paielli在1997年建立了飞机运动循迹误差的概率模型但由于约束条件不够使得预测范围过大。本篇论文的预测原理将飞机的飞行控制理论应用于飞机的飞行轨迹预测算法中，加入历史飞行记录加以修正，采用迭代推演的方法实现了飞机飞行的较长时间（20分钟）位置预测。建立预测准确性的度量方法也是本论文的另一项主要工作。本文采用了美国联邦航空局对飞行记录数据的抽样方法——IBST，建立了与时间相关的航迹预测误差度量矩阵。分析计算了航迹预测算法的准确度，并与美国联邦航空局的预测准确度结果进行了对比。对比中体现了本文预测算法的优越性。然后，将该预测算法应用于冲突探测的算法中，有效提高了冲突探测的预测时间（Lookahead-time），降低了误警漏警率。另外，在此次论文中还提出了一种基于临时改变飞行计划和便于工程实现的冲突解脱算法。冲突解脱就是在探测到潜在的飞行冲突后，有空管系统自动提出避免飞行冲突的理想轨迹和操作提示，以便空管员向飞行员传达规避方案。

飞行航迹中期预测和冲突探测

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