利用概率天气预报的通航飞行路径规划

发布时间：2021-06-11 02:55

　　为解决实际天气与天气预报不一致时根据确定性天气预报所规划飞行路径效益低的问题,提出一种利用以概率方式给出的天气预报,对通用航空飞行路径进行规划的方法。该方法利用由集合数值天气预报得到的概率天气预报信息,构建空域概率天气模型,使用分阶段飞行路径规划方法保障预期规划目标的实现,将飞行路径规划分解为多个阶段,除第一阶段外,从每个阶段的每个起始点出发都分别规划绕飞和穿越可能的危险天气区域两条不同的路径,各阶段的不同路径采用A*算法进行搜索,得到包含多条飞行路径的规划飞行路径集合。实验结果表明,在保证安全性的前提下,该方法规划的飞行路径与其他典型算法规划的飞行路径相比,在统计意义上的期望飞行距离显著减小。 

【文章来源】：信号处理. 2019,35(10)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1分阶段飞行路径规划简化示意图Fig．1Thesimplifiedschematicdiagramof

信号处理第35卷为方便查看，图3给出了使用本文方法得到的飞行路径集合中每个成员的飞行路径图。图2利用概率天气预报的规划飞行路径集合Fig．2Theplannedensembleflightpathusingprobabilisticweatherforecast为定量化评估所规划飞行路径集合的性能，我们分析所规划飞行路径集合在统计意义上的期望飞行距离。期望飞行距离可由下式计算E［L］=∑2k－1m=1PmLm(7)式中Lm为所规划飞行路径集合中第m个成员路径的飞行距离，Pm为飞行该条成员路径的概率。k为阶段数，共有2k－1个不同的成员路径。飞行某条成员路径的概率Pm可由如下方法计算。除第一阶段外，后续每个阶段的起始点即决策点都有绕飞和穿越危险天气区域两条不同的飞行路径，因此不同的飞行路径是一个二叉树结构。设二维网格空域模型中每个网格点(x，y)处发生危险天气的概率为p(x，y)，对于第m个成员路径，设其第i个阶段(i不等于1)的起始点(即决策点)为Dmi，则在全部飞行路径的集合中从Dmi出发在第i个阶段内会有穿越危险天气区域的飞行路径Cmi和绕飞的飞行路径C'mi两条不同的飞行路径。可以取该阶段内穿越危险天气区域的飞行路径Cmi上所有p(x，y)的最大值，作为穿越路径Cmi出现危险天气不能穿越的概率，也就是在决策点Dmi处选择绕飞路径的概率。于是可得第m个成员路径中第i个阶段的分段路径实际飞行中飞行的概率为pmi=1－max(x，y)∈Cmip(x，y)若为穿越路径max(x，y)∈Cmip(x，y)若为绕飞路径{(8)

信号处理第35卷为方便查看，图3给出了使用本文方法得到的飞行路径集合中每个成员的飞行路径图。图2利用概率天气预报的规划飞行路径集合Fig．2Theplannedensembleflightpathusingprobabilisticweatherforecast为定量化评估所规划飞行路径集合的性能，我们分析所规划飞行路径集合在统计意义上的期望飞行距离。期望飞行距离可由下式计算E［L］=∑2k－1m=1PmLm(7)式中Lm为所规划飞行路径集合中第m个成员路径的飞行距离，Pm为飞行该条成员路径的概率。k为阶段数，共有2k－1个不同的成员路径。飞行某条成员路径的概率Pm可由如下方法计算。除第一阶段外，后续每个阶段的起始点即决策点都有绕飞和穿越危险天气区域两条不同的飞行路径，因此不同的飞行路径是一个二叉树结构。设二维网格空域模型中每个网格点(x，y)处发生危险天气的概率为p(x，y)，对于第m个成员路径，设其第i个阶段(i不等于1)的起始点(即决策点)为Dmi，则在全部飞行路径的集合中从Dmi出发在第i个阶段内会有穿越危险天气区域的飞行路径Cmi和绕飞的飞行路径C'mi两条不同的飞行路径。可以取该阶段内穿越危险天气区域的飞行路径Cmi上所有p(x，y)的最大值，作为穿越路径Cmi出现危险天气不能穿越的概率，也就是在决策点Dmi处选择绕飞路径的概率。于是可得第m个成员路径中第i个阶段的分段路径实际飞行中飞行的概率为pmi=1－max(x，y)∈Cmip(x，y)若为穿越路径max(x，y)∈Cmip(x，y)若为绕飞路径{(8)

【参考文献】：
期刊论文
[1]通用航空飞行计划评估方法综述[J]. 吴仁彪,何理,王晓亮,张喆,王鹏.  信号处理. 2019(03)
[2]区域集合预报扰动方法研究进展综述[J]. 张涵斌,智协飞,陈静,吴志鹏,夏宇,张歆然.  大气科学学报. 2017(02)
[3]不确定强对流天气下动态改航路径规划[J]. 孟令航,徐肖豪,李善梅,耿增显.  西南交通大学学报. 2012(04)



本文编号：3223660