基于混合系统的航空器中期冲突探测方法研究

发布时间：2017-09-20 09:01

  本文关键词：基于混合系统的航空器中期冲突探测方法研究

  更多相关文章： 空中交通安全 中期冲突探测 随机可达性 相关性 马尔科夫链 混合系统

【摘要】：随着空中交通流量、空中交通复杂性的增加,飞机与飞机或危险区之间的冲突成为影响空中交通安全的一个主要因素。作为一项重要的决策支持工具,中期冲突探测将探测时间提前至数十分钟,给予管制人员更充裕的时间进行冲突报警和冲突解脱,降低了管制人员的工作负荷,有效保证了空中交通的安全运行。准确高效的中期冲突探测算法对于空中交通运输的安全有效运行是一个重要保障。基于中期冲突探测算法对于精确性、实时性和有效性的综合要求,本文不同于确定型中期冲突探测和传统概率型中期冲突探测算法,提出了一种基于随机可达性的考虑风扰动的单航段中期冲突探测算法。针对中期冲突探测问题,建立了在不同高度两机相遇的模型。在考虑风速以及风扰动引起的两机位置相关性的基础上,得到两机相对位置的随机差分方程。构造弱收敛于此微分方程的马尔科夫链,快速求得相对速度可变的两机在未来数十分钟内任意时刻发生冲突的概率,并将算法扩展到两机当前位置不明确的情况。该算法考虑各种不确定性因素引起的飞机位置误差,计算速度快,满足了中期冲突探测对精确性和有效性的要求。在中期冲突探测中,风场在空间和时间上的相关性对冲突探测结果的影响难以确定。基于上述单航段中期冲突探测算法,构造三种不同的相关性模型,在考虑各相关性模型的条件下进行中期冲突探测,比较得到的未来数十分钟内的冲突概率图,分析相关性对冲突探测结果的影响,不同的相关函数,得到的冲突概率不同。选择合适的相关函数的对于中期冲突探测的可靠性是非常重要的。针对我国民航多航路特点,基于上述研究,提出一种基于混合系统的多航段中期冲突探测算法,引入相关函数,构造扩展马尔科夫链过程对该混合系统进行计算求解,得到考虑风场相关性条件下未来几十分钟内的冲突概率分布图,仿真结果表明冲突概率跟飞机当前位置、行速度以及选用的相关函数有关。
【关键词】：空中交通安全 中期冲突探测 随机可达性 相关性 马尔科夫链 混合系统
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V328;V355.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 内容安排及主要工作15-17
• 第二章 冲突探测理论研究17-34
• 2.1 冲突探测17-20
• 2.1.1 冲突探测定义及分类17-18
• 2.1.2 中期冲突探测18-20
• 2.2 飞行安全间隔和保护区域20-22
• 2.2.1 安全间隔20-21
• 2.2.2 保护区域21-22
• 2.3 坐标系建立22-23
• 2.4 冲突探测方法23-31
• 2.4.1 确定型冲突探测25-28
• 2.4.2 随机型冲突探测28-31
• 2.5 冲突概率计算31-34
• 第三章 基于随机可达性的单航段中期冲突探测算法研究34-47
• 3.1 随机可达性理论34-39
• 3.1.1 随机可达性问题建模35-36
• 3.1.2 随机可达性问题求解36-39
• 3.2 基于随机可达性的单航段中期冲突探测39-45
• 3.2.1 两机相遇运动过程建模39-40
• 3.2.2 构造马尔科夫链40-42
• 3.2.3 马尔科夫链近似求解42-43
• 3.2.4 算例分析43-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 风场相关性对中期冲突探测的影响47-57
• 4.1 风场相关性47-49
• 4.1.1 风场相关性概述47-48
• 4.1.2 相关性建模48-49
• 4.2 风场相关性对中期冲突探测的影响49-56
• 4.2.1 两机相遇模型49-51
• 4.2.2 计算冲突概率51-53
• 4.2.3 算例分析53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 基于混合系统的多航段中期冲突探测研究57-72
• 5.1 基于混合系统的多航段飞行建模58-62
• 5.1.1 混合系统基本理论58-59
• 5.1.2 多航段飞行建模59-61
• 5.1.3 FMS修正61-62
• 5.2 随机可达性问题构建62-63
• 5.3 构造马尔科夫链63-68
• 5.3.1 离散状态间转移概率64
• 5.3.2 离散状态内转移概率64-67
• 5.3.3 马尔科夫链转移概率67-68
• 5.4 冲突概率计算68-69
• 5.5 算例分析69-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 论文工作总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-80
• 作者简介80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：887113