飞行冲突探测与解脱技术的研究

论文摘要

随着空中交通流量逐渐增大,所需空中交通管理系统的信息化与智能化程度会越来越高。本文重点对涉及智能化空中交通管理有关飞行冲突探测与解脱的两项关键技术进行研究。首先,在分析航空器路径优化问题的约束性与非线性特点基础上,采用蚁群算法解决水平面内航空器的路由和防撞问题。建立静态路由蚁群算法模型,然后对在全局最优路径确定后局部可能发生冲突的位置进行二次规划,前者作为无碰撞路径优化的约束条件,结合新建飞机间冲突探测模型,保证了水平面内的航空器无碰撞轨迹动态规划应具备的收敛性。该算法在解决复杂和大容量问题时也能展现出良好的性能。针对航空器在垂直面内的冲突探测与解脱问题,提出航空器相对于飞行高度层的广义指派问题的研究方法,将现实因素进行量化生成效率矩阵,分别运用匈牙利算法和分枝定界法进行求解。仿真结果表明,本文所提出的关于飞行冲突探测与解脱技术的研究方法能为短期和中长期管制方式提供辅助决策依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 飞行防撞问题概述
• 1.1.1 空中交通管理与飞行安全
• 1.1.2 最小飞行安全间隔与间隔标准
• 1.1.3 智能化空中交通管理关键技术
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要工作及创新点
• 第二章 静态路由蚁群算法模型的建立与求解
• 2.1 概述
• 2.2 蚁群算法的基本模型
• 2.2.1 蚂蚁的路径搜索
• 2.2.2 蚂蚁路径返回与信息素的更新
• 2.2.3 信息素蒸发
• 2.2.4 蚂蚁数量m ，参数αβ，信息素蒸发量ρ的确定
• 2.2.5 蚁群算法求解问题基本步骤
• 2.3 利用蚁群算法求解静态路由航空器路径规划问题
• 2.3.1 航空器环境建模
• 2.3.2 航空器路径规划问题的描述与定义
• 2.3.3 航空器静态路由路径规划算法描述
• 2.4 静态路由蚁群算法求解结果与仿真分析
• 2.4.1 参数选取
• 2.4.2 实验仿真
• 第三章 基于蚁群算法的无碰撞飞行轨迹动态规划
• 3.1 概述
• 3.2 双机冲突探测
• 3.2.1 航空器什么情况下可能会发生冲突
• 3.2.2 基于距离的双机的探测
• 3.2.3 基于时间的双机冲突探测
• 3.3 多机冲突探测
• 3.3.1 计算几何简介
• 3.3.2 用Matlab 形成Delaunay 三角形
• 3.3.3 Delaunay 网格在多机冲突探测中的应用
• 3.4 利用蚁群算法局部避撞与路径规划算法
• 3.4.1 动态防撞蚁群算法的基本原理
• 3.4.2 局部防撞路径规划
• 3.4.3 蚂蚁可达性与路径安全性分析
• 3.5 实验仿真
• 第四章 垂直面内飞行冲突探测与解脱
• 4.1 概述
• 4.2 高度层指派模型的建立
• 4.2.1 冲突探测模型
• 4.2.2 高度层指派模型
• 4.2.3 冲突探测模型高度层指派问题简化数学模型的提出与求解
• 4.3 与实际管制相结合的高度层指派模型建立与求解
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢