基于多目标速度剖面的航空器滑行路径规划

发布时间：2021-01-28 21:07

　　传统的滑行路径规划研究大多假设航空器匀速滑行,并基于滑行时间最短进行建模优化,虽便于求解,但未考虑航空器转弯时速度剖面的变化,且航空器最优滑行时间并不一定带来最优滑行油耗。首先,综合考虑了航空器的滑行距离、滑行中转弯次数因素,建立了以场面滑行总距离最短为目标的航空器路径规划模型,采用改进的A^*算法求得P条最短路径。在此基础上,建立了考虑时间和油耗的多目标速度剖面模型,采用启发式搜索为每条路径生成精确的速度剖面,获得航空器滑行4D轨迹。结果表明:与未考虑转弯次数因素的传统优化方法相比,航空器总的滑行距离和转弯次数大幅减少;通过权衡滑行时间及油耗,为航空器滑行路径生成一组帕累托最优的速度剖面,具有较高的实际应用价值,有望在以后航空器场面实时空管决策中应用。 

【文章来源】：飞行力学. 2020,38(06)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

咸阳机场简化结构图

根据文献[11],采用余弦定理求解航空器转向角度。航空器转弯段滑行过程如图2所示。由于场面拓扑图为简化后的,场面航空器于节点Nu开始滑行,依次经过Ng、Nw节点,而实际中航空器在Ng点存在转弯长度,航空器起始滑行于Nu点,由Nr点开始转弯,最终于Nf点结束转弯继续滑行至Nw,则该路段滑行距离实际为直线长度dur、转弯长度dr和直线长度dfw之和。1.3 路径规划模型求解

航空器滑行时的速度连续变化,为了降低速度剖面问题的复杂度,需要离散化航空器滑行速度剖面。航空器在滑行过程中,在每一路段(Ni,Nj)上的速度曲线可以再细分为4部分,如图3所示。第一阶段:航空器匀加速,加速度为a1,航空器由v0加速至v1,v1的值取决于第一阶段的长度d1。

【参考文献】：
期刊论文
[1]航空器场面滑行速度与油耗研究[J]. 王湛,熊佳俊,陈浩.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(03)
[2]基于场面监视数据航空器场面滑行路径确定[J]. 李楠,吕弘哲.  航空计算技术. 2016(02)



本文编号：3005694