自由飞行下基于随机微分方程的最小安全间距研究

发布时间：2017-09-14 11:47

  本文关键词：自由飞行下基于随机微分方程的最小安全间距研究

  更多相关文章： 自由飞行 最小安全间距 碰撞风险 空中转盘式立交桥 冲突解脱

【摘要】：在自由飞行环境中,飞行员可以在给定的空域内选择适合自己的飞行路径和速度。与现行空管模式相比,自由飞行不仅能节省飞行时间,节省航空公司成本,还能提高空域容量。自由飞行与非自由飞行环境存在显著差异,自由飞行中将两架飞机之间的间隔定义为间距,为保障飞机飞行安全,需要研究自由飞行下的最小安全间距。本文从研究自由飞行下碰撞风险开始,建立碰撞风险模型,并给出在指定安全目标水平下最小安全距离的计算方法,主要工作如下:首先对自由飞行的飞行环境及飞机的运动过程进行分析,两架飞机在同一个平面内,建立基于直角坐标系的随机运动模型。结合CNS性能对飞机定位的影响,考虑高空风对飞机定位的影响,建立考虑高空风的碰撞风险模型,用牛顿迭代法求得最小安全间距。其次考虑了风险因素:通信、导航、监视设备及速度分布对碰撞风险的影响。基于Kalman滤波理论建立了水平面和垂直面的碰撞评估模型,将两投影面的碰撞评估模型综合到同一空间坐标系中,两架飞机的相对距离小于最小安全间距时,认为碰撞发生。根据给定的安全目标水平,利用MATLAB对其进行求解,得到最小安全间距。最后建立空中转盘式立交桥的冲突解脱方法,对发生冲突的飞机对进行调整即加入空中转盘和上升、下降高度来解脱冲突。考虑了风险因素:CNS性能、速度分布、防撞系统及人为因素对飞机对间碰撞风险的影响,在三维坐标系中建立基于随机微分方程的计算最小安全间距模型并求解。
【关键词】：自由飞行 最小安全间距 碰撞风险 空中转盘式立交桥 冲突解脱
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V328
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 非自由飞行下的安全间隔研究11-17
• 1.2.2 自由飞行下的安全间距研究17-18
• 1.3 主要研究内容18-20
• 第二章 自由飞行下安全间距相关概念20-28
• 2.1 现有运行模式下的安全间隔20
• 2.2 现有运行模式下的飞行间隔标准20-22
• 2.2.1 飞行间隔标准概念20-21
• 2.2.2 飞行间隔的制定21-22
• 2.3 碰撞风险与安全目标水平22-24
• 2.3.1 碰撞风险22-23
• 2.3.2 安全目标水平23-24
• 2.3.3 碰撞风险与安全目标水平的关系24
• 2.4 自由飞行环境及风险因素24-26
• 2.4.1 自由飞行环境25
• 2.4.2 风险因素25-26
• 2.4.3 自由飞行下最小安全间距26
• 2.5 自由飞行下最小安全间距研究的流程26-28
• 第三章 同一平面内考虑高空风的最小安全间距研究28-35
• 3.1 考虑高空风的最小安全间距研究的基本思想28
• 3.2 自由飞行下碰撞风险模型的建立28-32
• 3.2.1 高空风引起的定位误差29-31
• 3.2.2 CNS性能引起的定位误差31
• 3.2.3 碰撞风险模型的建立31-32
• 3.3 最小安全间距的计算32
• 3.4 算例分析32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 三维空间基于Kalman滤波理论的最小安全间距研究35-43
• 4.1 基于Kalman滤波理论碰撞风险模型35-39
• 4.1.1 基于Kalman滤波理论水平投影面的碰撞风险模型35-37
• 4.1.2 水平投影面的碰撞风险模型37-38
• 4.1.3 垂直投影面的碰撞风险模型38-39
• 4.2 自由飞行下最小安全间距的确定39-40
• 4.3 算例分析40-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 自由飞行下基于空中转盘式立交桥的冲突解脱算法43-55
• 5.1 空中转盘式立交桥的相关概念43-45
• 5.1.1 空中交通转盘的概念43-44
• 5.1.2 空中转盘式立交桥的概念44-45
• 5.2 自由飞行下碰撞风险模型的建立45-50
• 5.2.1 CNS性能对飞机定位误差的影响45
• 5.2.2 速度分布对飞机定位误差的影响45-46
• 5.2.3 防撞系统对碰撞风险的影响46
• 5.2.4 人为因素对碰撞风险的影响46-49
• 5.2.5 碰撞风险模型的建立49-50
• 5.3 冲突解脱算法50-52
• 5.3.1 水平平面内的冲突解脱50-51
• 5.3.2 垂直平面内的冲突解脱51-52
• 5.4 算例分析52-54
• 5.4.1 计算最小安全间距52-53
• 5.4.2 空中转盘式立交桥对冲突解脱的影响53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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本文编号：849856