短期区域飞行流量预测问题研究

论文摘要

近来,空中交通安全已成为航空界共同关注的热点。随着军、民航的快速发展和飞行流量的增加,飞行矛盾凸现,系统设备运行风险加大,空管安全面临着严峻的挑战。空管安全要从技术上杜绝飞行事故的发生,需要加大预防、运行、监督等各个环节的管理力度。本文即从预防与运行着眼,首先,分析区域空中交通状况,研究空中交通流量预测方法,结合短期流量预测特点提出课题解决方案——以航迹预测为基础对短期区域飞行流量进行预测和统计。然后,通过理论研究和仿真实践相结合的方法,系统阐述了交互式多模型跟踪滤波(IMM)航迹预测算法,在此基础上改进得到,基于残差均值的交互式多模型跟踪滤波(RMIMM)航迹预测算法,并通过算例分析验证了改进算法的精度和误差。同时,将RMIMM算法与飞行员意图信息相结合,提出基于飞行意图的航迹预测算法,并指明了未来应用方向。接着,在航迹预测基础上,分航路点、航段和扇区构建短期流预测模型,并将其与现有的基于大圆航迹的流量预测模型相结合,构筑流量预测整体模型。最后,将短期流量预测方法融入到现有系统中,设计并开发了基于短期修正的区域飞行流量预测系统,为区域管制员提供流量分布状况,为冲突探测技术提供数据参考,为空中交通管理决策者提供流量控制决策依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 本文的研究意义
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 区域流量预测分析
• 2.1 区域空中交通特点
• 2.1.1 区域空域结构
• 2.1.2 区域航空器运行
• 2.1.3 区域管制特点
• 2.2 空中交通流量预测
• 2.2.1 预测学理论概述
• 2.2.2 流量预测的分类
• 2.2.3 流量预测的方法
• 2.2.4 流量预测的数据需求
• 2.2.5 流量预测的意义
• 2.3 短期区域流量预测分析
• 2.3.1 短期区域流量预测的方法
• 2.3.2 短期区域流量预测的意义
• 2.4 本章小结
• 第三章 航迹预测算法研究
• 3.1 航迹预测概述
• 3.1.1 航迹预测分类
• 3.1.2 航迹预测方法
• 3.1.3 航迹坐标的分类与转换
• 3.1.4 机动目标运动模型
• 3.2 机动目标跟踪预测滤波算法
• 3.2.1 滤波跟踪算法介绍
• 3.2.2 IMM 滤波算法
• 3.2.3 RMIMM 滤波算法
• 3.2.4 算法仿真与分析
• 3.3 基于飞行意图的航迹预测算法
• 3.3.1 算法提出的意义
• 3.3.2 算法概述
• 3.3.3 状态参数计算
• 3.3.4 飞行意图推测
• 3.3.5 基于飞行意图的航迹预测
• 3.4 本章小结
• 第四章 流量预测模型设计
• 4.1 流量预测总体模型
• 4.2 基于大圆航迹的流量预测模块
• 4.3 短期流量预测模块
• 4.3.1 短期航迹预测模块
• 4.3.2 短期航路点流量预测模块
• 4.3.3 短期航段流量预测模块
• 4.3.4 短期扇区流量预测模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 广州区域流量预测系统实现
• 5.1 系统需求分析
• 5.2 系统设计
• 5.2.1 系统功能描述
• 5.2.2 系统结构设计
• 5.2.3 系统开发工具介绍
• 5.3 主要界面介绍
• 5.4 广州地区流量预测实例分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文主要成果
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学校期间的研究成果及发表的学术论文