通用飞行器航迹预测方法的研究与实现

发布时间：2017-10-14 03:39

  本文关键词：通用飞行器航迹预测方法的研究与实现

  更多相关文章： 通用飞行器 航迹预测 冲突预警 航迹回放

【摘要】：随着通航领域的不断开放,国内飞行器的数目与日俱增,有限的空余资源与交通流量不断增加之间的矛盾日益突出,使飞行器之间飞行碰撞冲突的机会大大增加,无形之中加大了管制员的工作量。为了保证飞行器飞行过程中的飞行安全,需要对飞行器进行飞行预测并进行飞行冲突检测,辅助管制员对飞行器的实际操作。航迹预测能够提前预测飞行器的飞行位置,并且通过对飞行器进行冲突检测及预警管理,保证飞行器的安全飞行。首先,本文研究了通用飞行器的航迹预测方法:基于飞行器模型的方法和基于卡尔曼滤波的方法,分析总结了其方法的优缺点。同时对航迹预测系统进行做了简要的介绍。其次,在原有的航迹预测方法基础上,提出了基于飞行器模型和滤波算法相结合的航迹预测方法。通过对飞行器水平和垂直方向的运动进行建模得到初步的预测数据,然后结合航迹历史数据通过滤波算法得到最后的预测数据。同时,介绍了飞行器冲突探测的等级及方法。然后,结合通用航空活动具有一些独特的飞行特性,设计和实现了通用飞行器航迹预测系统,为通用飞行器完成任务规划和安全飞行提供了保障。该系统主要具有如下功能:1)航迹预测功能:利用上述航迹预测方法进行航迹预测,为飞行器飞行时提前预测出飞行的预测轨迹并显示在电子地图上;2)冲突预警功能:对航迹预测得到的数据进行冲突探测判断,如果发现存在危险,提示用户给出警告;3)航迹回放功能:用户可以根据自己的需求查看飞行器的飞行轨迹。最后,本文基本实现了航迹预测方法,并设计了航迹预测系统。本系统主要是在通用飞行器执行飞行任务时做出实时的航迹预测,方便用户规避已知或者未知的冲突。实验结果表明了通用飞行器航迹预测方法的可用性。
【关键词】：通用飞行器 航迹预测 冲突预警 航迹回放
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V355
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景及意义9
• 1.2 国内外航迹预测研究现状9-13
• 1.2.1 航迹预测方法介绍9-12
• 1.2.2 航迹预测系统介绍12-13
• 1.3 航迹预测方法中的关键问题13
• 1.4 论文研究内容及章节安排13-15
• 第2章 相关方法与系统研究15-29
• 2.1 基于飞行器模型的方法15-20
• 2.1.1 飞行器性能模型15-18
• 2.1.2 天气模型18-20
• 2.1.3 预测时间范围20
• 2.2 基于卡尔曼滤波的方法20-24
• 2.2.1 卡尔曼滤波算法20-21
• 2.2.2 α-β滤波算法21-22
• 2.2.3 α-β-γ滤波算法22-24
• 2.3 航迹预测系统分析24-28
• 2.3.1 航迹预测目的24
• 2.3.2 航迹预测系统24-26
• 2.3.3 航迹预测模型26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 航迹预测方法及飞行器冲突探测方法29-34
• 3.1 航迹预测方法29-30
• 3.1.1 预测模型的建立29
• 3.1.2 卡尔曼滤波运算29-30
• 3.1.3 航迹预测过程30
• 3.2 冲突探测方法30-33
• 3.2.1 冲突等级31-32
• 3.2.2 冲突探测方法32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 航迹预测系统的设计34-42
• 4.1 系统功能分析34-35
• 4.1.1 功能性需求34-35
• 4.1.2 非功能性需求35
• 4.2 系统整体设计35-36
• 4.3 航迹预测模块36-37
• 4.4 数据库模块37-38
• 4.5 其他模块38-41
• 4.5.1 参数设置模块38-39
• 4.5.2 数据加载模块39
• 4.5.3 地图显示模块39-40
• 4.5.4 冲突预警模块40
• 4.5.5 航迹回放模块40-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第5章 航迹预测系统的实现42-52
• 5.1 系统环境42
• 5.2 MapSuite软件42
• 5.3 航迹预测系统实现42-50
• 5.3.1 系统主界面42-46
• 5.3.2 参数设置46-47
• 5.3.3 航迹显示47
• 5.3.4 航迹预测47-49
• 5.3.5 冲突预警49-50
• 5.3.6 航迹回放50
• 5.4 航迹预测系统测试50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第6章 总结与展望52-53
• 6.1 总结52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56

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