终端空域进场航空器航迹规划研究

发布时间：2019-09-05 09:35

【摘要】：近年来,伴随经济的腾飞、科技的进步,人们越来越多的选择乘坐飞机出行,各航空公司机队日益壮大,航班量激增,民用航空业得到了飞速发展,导致在繁忙的机场终端区出现交通拥挤现象,影响航班的正常运行,带来大面积航班延误问题,其不仅带来巨大的经济损失还对航班的安全运行构成了威胁。因此,欧美等航空发达国家提出的基于航迹运行(TBO)模式的概念越来越受到关注,因为其可实现高密度、大流量、小间隔条件下的有效空域管理,而4D航迹规划是实现基于航迹运行模式的基础,并且能够加速空管自动化与智能化技术的应用与实施。鉴于此,本文针对4D航迹规划,尤其是终端区进场航空器4D航迹规划进行了深入研究。首先,利用动态时间规整(DTW)算法对每两条历史雷达航迹序列进行最优调整,基于调整计算出两两历史雷达航迹间的距离;进而应用基于ward最小方差准则的层次聚类方法对历史雷达轨迹进行聚类分析,复现盛行交通流;依据标准进场航线和盛行交通流规划设计多条合理的水平进场路径。其次,分析了两种速度剖面的规划方法:一是基于参数调整的速度剖面规划方法,通过设置参数r(0?r?1),进而确定航空器飞经每个航路点时的速度,以及航空器在每相邻的两个航路点间所应减速的位置,并推导计算出了满足计划到达时间(STA)的动态速度剖面;二是基于航空器运动学模型的速度剖面规划方法,并且在速度剖面规划的同时引入风等数据以逼近实际运行情况,利用航迹生成器与速度调整参数生成器交互协作的方式实现了满足计划到达时间(STA)的速度剖面规划。最后,基于以上理论分析,分别选取了浦东国际机场VMB和PINOT两个进港点的进场航迹进行了仿真验证,仿真结果表明以上方法可以生成满足计划到达时间(STA)的4D航迹,可有效实现航班的准点降落,减少航班延误,加速基于航迹运行(TBO)模式的实现,提高终端空域运行效率。
【图文】：

系统结构图,系统结构,航空器,航班

终端空域进场航空器航迹规划研究产品是P-FAST（Passive Final Approach Spacing[29,30]，能够为航空器配备间隔，提供航班排序建议行预测是CTAS系统的关键，其根据空管系统中的能模型，预测出各航班的4D轨迹，基于各航班的到达汇聚点的时间，然后进行冲突探测和解脱，为为能实现对进场航空器的4D航迹管理，CTAS系统工具以及A-FAST（Active FinalApproach Spacing实现间隔控制以及提供下降导引，，减少飞行冲突

序列,论文结构,航迹规划,航空器

图 1.2 论文结构安排对终端空域进场航迹规划的背景、意义做了介绍，然后对上的研究现状进行了分析，并对论文的思想和内容做了简动态时间规整（DTW）算法对每两条航迹序列进行最优调迹间的距离；根据计算出的距离，应用基于 ward 最小方差进行聚类分析，进而复现盛行交通流；根据标准进场航线路径。提出基于参数调整的速度剖面规划方法，设置参数r ，并航空器飞经每个航路点时所需的速度，以及航空器在每相并对包含n个航路点的航线段所对应的满足到达时间t 的了上海浦东国际机场 VMB 进港点进场的航空器进行了仿基于航空器运动学模型的速度剖面规划方法，利用航迹生的方式实现速度剖面的规划，并选取了上海浦东国际机场真验证。全文，同时对后续 4D 航迹规划的研究方向进行展望。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V355

【参考文献】