基于四维轨迹的机场地面运动引导控制技术研究

发布时间：2021-01-04 00:36

　　机场是航空运输系统的重要组成部分,也是连接空中与地面交通的关键环节。传统场面运行的不确定性大、资源利用率低,难以适应不断增加的航空运输需求。在高级地面运动引导控制系统与机场协同决策机制的推动下,基于精确四维滑行轨迹的场面运行方式开始成为新的发展方向。本文在深入分析现有研究的基础上,对四维滑行轨迹规划与执行阶段的问题进行了系统研究,提出一套完整无冲突四维滑行轨迹生成方法,并构建仿真系统对引导误差进行分析、验证四维轨迹引导的可行性,同时进一步发展和完善了轨迹监视与扰动恢复方法。第一,提出了一种无冲突时限滑行路径搜索方法,为进一步生成完整四维滑行轨迹提供了基础。时限滑行路径在传统路径基础上增加了控制点到达时间限制。为避免节点-路段模型的不确定性,利用虚拟区域划分保留交叉口区域的道路中线结构,并对区域划分模型进一步抽象,提高路径搜索效率。为生成无冲突、高效、流畅的时限滑行路径,通过区域时间窗约束规避滑行冲突,通过最小化滑行时间提高运行效率,并引入最大通行时间约束减少滑行过程中的等待。为确定最优路径,引入控制点到达时间窗与路径支配关系判定规则,并提出一种基于A*原理的路径搜索算法。该算法也为带有... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

滑行道建模第二层抽象过程示意图

数据集NKG LHR PVG未找到可行解的航空器数量 0 0 0平均滑行油耗 (kg) 38.7 41.1 46.9图 3.9 展示了基于 3.3 节数学启发式算法得到的可行滑行参考速度（初始可行解）所需的油耗，以及利用非线性求解器对初始解优化后（最终解）所需的油耗，分别对应图中数据点的纵、横坐标值。当离线计算的无阻碍参考速度恰好能够满足控制点到达时间窗约束，或通过在起始位置增加等待时间能够使无阻碍参考速度满足控制点到达时间窗约束时，数学启发式算法能够自动确定最小的等待时间并返回无阻碍参考速度。在这种情况下，无需对初始可行解进行再次优化，初始可行解的油耗即为最终油耗，对应的数据点将落在图 3.9 的对角线上。当离线计算的无阻碍参考速度不能满足所有控制点到达时间窗约束，同时也不能通过增加等待时间使无阻碍参考速度满足控制点到达时间窗约束时，本章方法将快速生成可行的滑行参考速度，并在此基础上利用非线性优化技术搜索（局部）最优解；当初始可行解能够被进一步优化时，数据点将落在图 3.9 对角线左上方区域中。

图 4.8 滑行路径为体现实际情况下不同飞行员的驾驶行为时间 。为较好地反映实际驾驶过程中反 2ln , [154]，其概率密度函数为： 1p 仿真过程中取 1.69， 0.2，得到如图中曲线为对数正态分布的概率密度函数。需时间，图 4.9 中将反应时间过大的数据点随机


本文编号：2955795