基于高精度地形数据的通航飞行对地避撞算法研究

发布时间：2020-03-24 01:37

【摘要】：随着我国的低空开放,通航产业的发展迎来了新的机遇。然而,近些年来我国通航飞行事故频发,其中就包含着大量由于人为因素导致的撞地事故,这也严重限制了通航产业的健康发展。为提高通航飞行安全系数,减少事故悲剧,使通航飞机能安全执行救援、护林和运输等任务,急需建立一套可靠有效的低空飞行对地避撞算法。故本文的研究目的是解决飞机遭遇地形障碍物时的避撞问题。为使算法更精确且切合实际,文章将基于高精度地形数据展开算法的研究。首先通过分析不同地形数据结构的优缺点,以确立研究所使用的数据结构,并介绍了地形数据所使用的大地基准和投影方式,给出了地理坐标系和投影坐标系中点坐标的转化方法;其次通过构建飞机的碰撞模型研究了本文对飞机发生碰撞的定义,再将其与增强型近地告警系统中告警方法相结合,建立了对应的告警方法,包括基于无线电和基于前视地形的告警方法;接着研究了飞机的对地避撞算法,包括垂直避撞算法和水平避撞算法,算法的研究遵循从易到难的原则,先通过建立标准静止大气环境下的算法,再以此建立存在水平风的算法,并考虑相应规章要求和飞机性能限制建立了基本的飞行约束条件,使算法更具可行性;最后进行了算法仿真验证,所使用的软件为matlab7.0,所使用的地形数据为四川东部某区域,所使用的仿真机型是塞斯纳172R,通过仿真验证可知,算法能有效的发出告警并合理的给出避撞方案。当选取较大的碰撞模型时,若采取垂直避撞,则会更早的触发告警并更早的达到安全状态;若采取水平避撞,也会更早的触发告警,但需要改变更大的角度。综上,本文对飞机的对地避撞算法进行了全面研究,通过仿真证明了算法的有效性和准确性,具有实际的应用和参考价值。
【图文】：

矢量数据结构

栅格的像元大小是指像元所代表的面积大小。如果一个栅格像元的大小为2100 m，则说明这个像元的每一边长为 10m。该栅格通常被称为 10m 分辨率的栅格。像元的大小决定了栅格数据的分辨率，10m 分辨率的栅格数据对地形的细节描述优于 30m 分辨率的栅格数据。栅格数据结构适于表示连续的要素，如海拔和降雨量的变化等。矢量数据结构与栅格数据结构的比较如表 2.1 所示。
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V328

【参考文献】

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本文编号：2597594