飞行航迹间隔评估方法研究

论文摘要

针对目前空中交通流量迅速增大的情况,飞行航迹间隔的安全性问题日益严重,本文在给定间隔标准下建立了不同航路结构的航迹间隔安全评估模型,为明确航迹间隔的安全性提供了理论基础,以求对不合理的空域航线进行改进和完善。由于ADS经纬度信息采用WGS-84坐标,利用坐标变换,可将此坐标转换为平面坐标,从而能够在平面内绘出飞行航迹;针对ADS数据容易丢失及误码的问题,利用卡尔曼滤波算法对接收的数据进行处理,从而有效地减少了报文丢失及乱码对ADS系统跟踪精度的影响;采用时间对准算法实现不同航迹数据的同时性。结合改进的Reich模型和概率论,对平行航路的碰撞风险进行了分析研究,建立了保护区域模型和三个方向上碰撞风险模型,对碰撞率进行计算,完成不同方向航迹间隔的安全性评估;针对交叉航路,结合划设冲突区域和概率论,分别计算两机水平面和垂直方向的重叠概率,根据两机发生冲突的充要条件推导出交叉航路碰撞率计算公式。在改进模型与风险模型基础上,开发了飞行航迹间隔评估系统,并对两组实际航迹进行了安全评估。仿真结果表明,本文为飞行航迹间隔的安全评估提供了行之有效的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外有关研究的发展与现状
• 1.2.1 国外情况
• 1.2.2 国内情况
• 1.3 本课题研究目的和内容
• 第二章 飞行航迹数据处理
• 2.1 坐标变换
• 2.1.1 WGS-84 坐标
• 2.1.2 大地坐标转换成空间直角坐标
• 2.2 航迹滤波
• 2.2.1 卡尔曼滤波算法原理
• 2.2.2 飞机飞行的“当前”统计模型
• 2.2.3 自适应卡尔曼滤波方程
• 2.3 时间对准
• 2.4 航迹仿真
• 第三章 安全间隔与判定模型
• 3.1 空中交通管制中的间隔及标准
• 3.1.1 间隔定义
• 3.1.2 安全间隔标准与保护区域模型
• 3.2 REICH 模型及其改进
• 3.2.1 Reich 模型
• 3.2.2 改进的Reich 模型
• 3.3 冲突与安全目标等级（TLS）
• 3.3.1 飞行冲突
• 3.3.2 安全目标等级
• 第四章 航迹间隔安全评估模型
• 4.1 间隔评估模型
• 4.1.1 评估流程
• 4.1.2 碰撞风险建模
• 4.2 平行航路间隔评估模型
• 4.2.1 垂直方向间隔评估模型
• 4.2.2 侧向间隔评估模型
• 4.2.3 纵向间隔评估模型
• 4.3 交叉航路间隔评估模型
• 4.3.1 垂直重叠概率VOP 的确定
• 4.3.2 水平重叠概率HCP 的确定
• 第五章 飞行航迹间隔评估系统实现
• 5.1 系统组成与功能
• 5.1.1 译码模块
• 5.1.2 数据读取与航迹生成模块
• 5.1.3 平行航路航迹间隔安全评估模块
• 5.1.4 交叉航路航迹间隔安全评估模块
• 5.2 实例应用
• 5.2.1 平行航路航迹间隔评估
• 5.2.2 交叉航路航迹间隔评估
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望与建议
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文