近地告警系统报警曲线算法模型与控制仿真研究

论文摘要

近地告警系统是民航飞行中用来防止可控飞行撞地（CFIT）事故的报警系统,其报警阈值的设定对报警性能影响很大,如何合理设置报警阈值是研究近地告警系统技术的重要问题。本文研究了近地告警系统（GPWS）几种基本报警方式的工作原理和其对应的报警曲线,给出了一种基于性能指标报警阈值的设计方法。本文给出了一种状态空间下的基于性能指标的复杂报警系统的阈值设计方法,该方法利用预先定义的包含不确定因数的轨迹模型,权衡报警和无报警之间的关系,以此来设定合适的报警门槛值。建立了随机地形统计模型,飞机的无报警轨迹模型和报警轨迹模型;然后综合相关的模型和其他不确定因素对想要设定的报警阈值进行一系列仿真。在第五章中以近地告警系统方式式1和方式式5曲线设置为例,在MATLAB环境中进行计算机数字仿真,研究报警系统使用计算机数字仿真得到报警阈值的方法,证明了文中提出的该阈值设计方法的可行性。为了更好的研究近地告警系统的工作特性,本文还利用OpeGL在VC++6.0环境下开发了近地告警系统工作的三维可视化仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 飞行安全与可控飞行撞地（CFIT）
• 1.2.1 近地告警系统（GPWS）
• 1.2.2 增强型近地告警系统
• 1.2.3 战斗机地形防撞系统
• 1.3 我国民航飞机安装 EGPWS 的情况
• 1.4 研究近地告警系统的意义和课题来源
• 1.5 研究内容和章节安排
• 1.5.1 本文研究的内容
• 1.5.2 章节安排
• 第二章 增强型近地告警系统
• 2.1 增强型近地告警系统的组成
• 2.2 飞机的飞行阶段和近地告警系统的报警方式
• 2.3 五种报警方式的详细介绍
• 2.3.1 方式 1:过大下降率报警
• 2.3.2 方式 2:过大的地形接近率告警
• 2.3.3 方式 3:起飞或复飞后掉高太多
• 2.3.4 方式 4:不在着陆状态的不安全离地高度
• 2.3.5 方式 5:低于下滑道太多
• 2.4 各报警方式的优先级
• 2.5 增强型近地告警系统的增强功能
• 2.5.1 地形前视功能
• 2.5.2 EGPWS 地形显示和地形警告
• 第三章 基于性能指标的报警阈值设计理论
• 3.1 报警系统的组成
• 3.1.1 报警系统设计原理
• 3.1.2 航空报警系统报警原理
• 3.2 报警阈值曲线的设计方法
• 3.2.1 报警阈值设置过程中的一对矛盾
• 3.2.2 报警系统中的状态空间表示
• 3.2.3 基于性能指标的设计方法
• 3.2.4 近地告警系统的报警阈值的设计过程
• 第四章 各个部分数学模型的建立
• 4.1 随机地形的模型
• 4.1.1 地形的 Markov 性
• 4.1.2 地形的相关长度
• 4.1.3 二维随机地形模型
• 4.1.4 一维随机地形数学模型
• 4.1.5 地形数据的插值方法
• 4.1.6 真实感地形模型参数
• 4.2 飞机运动的轨迹模型
• 4.2.1 正常运动轨迹模型
• 4.2.2 逃逸轨迹模型
• 4.3 不确定性因素的数学模型
• 第五章 报警曲线算法的实现
• 5.1 仿真方法的原理介绍
• 5.2 报警阈值设计过程中模型参数的确定
• 5.3 方式 1 过大下降率报警的报警曲线的确定
• 5.3.1 方式 1 性能指标的确定
• 5.3.2 外报警曲线的确定
• 5.3.3 内报警曲线的确定
• 5.4 方式 2、3、4 报警方式阈值确定
• 5.4.1 方式 2 过大的地形接近率报警的报警阈值的确定
• 5.4.2 方式 3 报警阈值确定
• 5.4.3 方式 4 不在着陆状态时的不安全越障高度报警曲线的确定
• 5.5 方式 5 低于下滑道太多报警曲线的确定
• 5.5.1 仪器仪表着陆相关概念
• 5.5.2 仿真结果分析
• 5.6 小结
• 第六章 告警系统演示验证
• 6.1 OpenGL 的概述
• 6.1.1 OpenGL 简介
• 6.1.2 OpenGL 特点及功能
• 6.1.3 C++编程简介
• 6.1.4 Win32 下的 OpenGL 函数
• 6.1.5 OpenGL 图形操作步骤
• 6.1.6 OpenGL for Win32 基本接口编程
• 6.2 系统应用程序的框架结构构建
• 6.2.1 近地告警系统演示应用程序框架
• 6.2.2 具体类的构建
• 6.3 近地告警演示系统的功能
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 全文展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文