基于实时管制间隔的管制运行安全风险研究

论文摘要

空中交通管理系统是航空运输系统的重要组成部分,负责防止航空器与航空器相撞以及空中交通的流畅和有序,担负着保障航空运输系统运行安全的重要责任。目前,我国民航空管系统正处于建设新一代空管系统的战略机遇期、快速发展期和管理转型期。我国航空运输呈现出的持续发展态势,更显出空中交通服务保障能力的瓶颈效应。要解决这些安全隐患,提高安全管理水平,民航空管必须从传统的经验管理转向系统的安全风险管理,建立科学、合理和可行的安全风险体系。要建立安全风险体系,保证空中交通安全、高效、有序的运行,必须对管制实时运行风险进行监控。实时运行风险监控包括很多方面,涉及很多因素,中国民航局第二研究所在过去的几年里,开展基于实际运行数据的管制运行风险研究,以目标综合航迹、飞行数据、低空通信数据为基础,针对管制运行的流量风险、通讯风险、冲突风险三个方面进行了研究。在导师的指导下,基于前期的研究基础,本论文主要研究重点为基于实时管制间隔的运行风险,其目的是通过对实时间隔数据的研究和分析,得到量化的间隔风险表征参数,实现对管制运行风险的实时监控。通过查阅资料,利用MATLAB绘图工具和VB编程语言,分析三维空间中飞机之间的相对方位信息以及运行动态,确定实时运行中间隔与风险之间的相对关系。主要研究工作包括以下几个方面:(1)查阅国内外的资料,了解民航空管行业对于实时风险评估以及风险研究的深度,对空中交通管理运行的相关规定和规章制度进行了解,为论文的写作做好铺垫。(2)查阅与飞行冲突以及碰撞概率有关的资料,通过合适的飞行冲突探测方法,确定在实时管制中需要考虑的飞机架次。(3)为了描述存在潜在风险的航空器之间的冲突风险程度,本文引入了风险间距以及平均风险间距等概念,用来表述存在潜在风险的航空器之间的风险距离和整个扇区的实际间隔情况。并通过数据拟合,初步确定了平均风险间隔和安全运行风险之间的函数关系。(4)利用MATLAB强大的绘图能力,结合实际管制运行中冲突架次与调配的难度系数关系,通过数据拟合,确定了存在潜在风险的架次数量与安全运行风险之间的函数关系。(5)基于实时管制间隔的管制运行安全风险模型的总体设计以及绘图工具的选取。(6)利用VB可视化编程工具,实现对于基于实时管制间隔与安全运行风险之间关系的总体显示和验证。

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第一章绪论

1.1 选题依据和课题背景

1.2 国内外发展和研究现状

1.3 本文的主要工作

1.4 本章小结

第二章空中交通管理现形机制的分析

2.1 飞行高度层的配备

2.1.1 巡航高度层配备

2.1.2 非巡航高度层配备

2.1.3 缩小垂直间隔（RVSM）高度层配备

2.2 管制扇区

2.2.1 雷达间隔最低标准

2.2.2 扇区的表示方法

2.3 距离的计算方法

2.3.1 海里的定义

2.3.2 距离的计算方法

2.3.3 计算方法的验证

2.4 本章小结

第三章空中交通冲突的识别

3.1 冲突识别方法的简介

3.2 空中交通冲突的介绍

3.3 飞行冲突的检测

3.3.1 当前冲突检测

3.3.2 冲突的预测

3.4 飞行冲突的确认

3.5 本章小结

第四章实时管制运行间隔的研究

4.1 航空器之间的各种间距

4.2 几种概念的定义

4.3 风险权重的计算方法

4.3.1 同高度层飞行

4.3.2 不同高度层的飞行

4.3.3 计算结果的分析

4.4 平均风险间距的计算

4.5 短期冲突的探测范围

4.6 调配冲突的时间

4.7 本章小结

第五章扇区整体风险的研究

5.1 整体风险的简介

5.2 MATLAB 软件的简介

5.2.1 MATLAB 的特点

5.2.2 MATLAB 的优势

5.3 概率分布与风险度的研究

5.4 扇区整体风险的研究

5.4.1 冲突个数与整体风险的研究

5.4.2 平均风险间隔与整体风险的研究

5.5 扇区整体风险的计算

5.6 本章小结

第六章基于实时管制间隔的管制运行安全风险验证系统的概述

6.1 系统总体结构

6.1.1 雷达监控模块

6.1.2 实时风险显示模块

6.1.3 一段时间内的运行风险模块

6.2 实时管制间隔的风险监控系统主要界面介绍

6.2.1 登录界面

6.2.2 雷达监控模块的显示

6.2.3 实时风险模块的显示界面

6.2.4 时间段内运行风险的显示

6.3 系统的软硬件环境

6.3.1 开发平台和开发工具

6.3.2 系统的硬件配置

6.4 系统准确性的验证

6.5 本章小结

研究结论和展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

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