基于时空棱锥的航迹冲突解脱策略研究

航空运输业新技术的发展推动了基于航迹的精细化管理,使航空器冲突解脱成为重要课题。以时空棱锥为基础,深入探究航空器巡航阶段下的时空棱锥运行机理,旨在研究航迹冲突解脱策略。结果显示飞行速度、时间预算和起终点距离对航空器运行轨迹具有重要影响。通过分析航空器的时空运行特征和冲突解脱需求,提出了综合考虑时间窗口、安全间隔等约束条件的解脱策略,并采用3D Dijkstra算法搜索满足约束条件的最短时空路径,通过调整航速和航向获得多种解脱方案。各方案在燃油消耗和空域资源利用等方面存在差异,选择时需综合考虑实际利益和管制偏好。研究为航空器冲突解脱提供了参考,有助于提高航空运输系统的效率和安全性。     

基于三维空域网格的低空飞行航迹战略规划方法

针对复杂低空环境下航空应急救援飞行安全问题,提出了一种基于三维空域网格的飞行航迹战略规划方法。将空域网格化分成多个飞行航迹节点,同时考虑地形、气象、飞行规则以及航空器性能等多种约束,使用改进的A*算法搜索单个航空器的最优飞行航迹。在单个航空器初始飞行航迹基础上,结合时间窗原理,提出两种方法解决了多机无冲突航迹战略规划问题。最后,通过案例仿真验证了方法的有效性。     

基于ADS-B的飞机冲突探测

面对飞行流量持续快速增长、民航空域资源日益短缺的状况,对飞机间的潜在冲突进行有效探测,是避免飞机间危险接近或碰撞发生的关键.对飞机周围区域进行合理建模,给出了一种基于广播式自动相关监视(ADS-B)技术的确定型冲突探测算法,充分利用ADS-B报文提供的经度、纬度、速度和航向等信息及其报文高更新率等特点,预先排除无威胁飞机,然后分别从水平和垂直两个方向对飞机之间的冲突进行探测.运用Matlab进行功能仿真,结果表明该算法能有效排除无威胁的飞机,并且能够对有威胁的飞机及时给出告警.该算法对保证自由飞行条件下的飞行安全具有积极意义.     

飞行冲突条件下基于几何算法的改航策略研究

航班改航飞行是在空域受危险天气及飞行冲突影响时的一种重要策略。针对初始改航航迹的生成,提出了改进的几何圆切法,用其规划出临时航线,绕过危险区。为避免潜在的飞行冲突,应用几何线性规划法进行了改航策略修正。最后,通过对我国现有航路的仿真分析,表明了算法的有效性。     

终端区交叉航线冲突风险模型

针对交叉航线的水平冲突概率和垂直冲突概率进行准确计算的问题,基于航空器性能数据的终端区交叉航线冲突风险计算方法,考虑到终端区内航空器的速度变化的特性,通过分析航空器运动模型并结合航空器所采用的经典爬升和下降方式,建立了交叉航线冲突风险计算模型。运用模型进行案例计算,并分析不同参数的变化对冲突风险的影响,发现通过调整航班的进场和离场时刻,可以减少甚至消除航空器之间冲突的发生;当交叉航线的夹角为90°时,冲突概率最小。结果表明,计算模型可以对交叉航线冲突风险进行定量分析,对飞行程序的设计和改进及航班排班具有指导作用。     

自由飞行下基于冲突区域的最小安全间距研究

自由飞行是解决空域拥挤、节省飞行时间的有效方式,为保障飞行安全,对自由飞行下的最小安全间距进行研究.针对自由飞行空域中处于不同高度且有垂直运动的航空器,构建了一种圆柱形的冲突区域,从而建立了基于冲突区域的碰撞风险模型.对于给定的安全目标水平,利用爬山法对最小安全间距进行求解.算例验证了模型的可行性.     

基于满意博弈论的复杂低空飞行冲突解脱方法

复杂低空空域环境下多飞行器冲突解脱方法可以有效地提供冲突解脱策略,实时规划飞行器四维航迹,避免飞行器之间发生危险接近事故或者碰撞,从而保障空域运行安全。然而,随着飞行器数目的不断增长,冲突解脱面临"维数灾难",导致问题具有高维度、强耦合等难点。因此,传统的优化方案难以得到令人满意的方案。为了提高冲突解脱效率,保障运行安全,基于满意博弈论方法,考虑低空飞行器运动特点,构建冲突解脱模型,设计冲突解脱方法。飞行器主要采用改变航向角的策略。通过基于条件概率的方法来建立"社会关系",即当前飞机所做的决策对其他飞机产生的影响。每个飞行器在决策时,都会受到优先级比自己高的决策者的影响。基于满意博弈论的冲突解脱方法不仅可以有效地解决当前飞行器的冲突问题,而且兼顾探测范围内的其他飞行器,避免当前解脱策略导致与其他飞行器冲突,实现整体最优化。最后,通过在极端典型飞行冲突场景中实验验证表明,基于满意博弈论的冲突解脱方法可以实时高效实现大规模飞行器的冲突解脱,保障飞行安全且控制经济成本。     

航空器飞行状态预测的混合模型研究

航空器的飞行状态预测是飞行冲突探测的核心问题,也是保障飞行安全的关键所在.为了准确、高效地预测航空器的飞行状态,提出了一种HMM-BP混合模型.首先深入分析了航空器的飞行特点,从不同角度定义飞行状态并建立几何判定方法;然后通过HMM模型分别对航空器的飞行高度、航向以及速度特征进行时序建模;最后利用BP神经网络对航空器的飞行状态进行了推理预测.研究结果表明,该方法通过分析航空器在扇区内最初5min的雷达航迹数据,能够准确地预测其在扇区剩余时间的飞行状态,且计算速度快、预测效率高,可以有效协助管制员正确掌握航空器的飞行状态.     

飞行冲突检测与调配的方法研究

随着空中交通流量的增加，中国空中交通系统面临着越来越严重的空域拥挤。飞行冲突变得日益严重，解决飞行冲突和潜在冲突的有效方法是改变飞机航向和高度。提出了水平检测和距离法检测飞行冲突的方法，总结了检测程序，给出了解决冲突的方法，推导了相应的算法，量化了检测指标。     

危险天气条件下航空器预达时间计算方法

研究了在危险天气条件下，在雷达管制空域下，计算航空器预达时间的问题。通过计算航空器的预达时间，向管制中心提供相应的信息，辅助管制中心决策，减小管制员的工作压力，保证飞行安全。通过建立概率模型，及设计危险天气避让算法来建立最佳路径图，以解决预达时间问题。危险天气避让算法考虑的路径是从进入终端区到跑道的路径及各种限制。该方法简单易行，有实际应用价值。     

无人机空中冲突探测与避撞研究

近年来，无人机运输业迅猛发展，其飞行过程中的冲突探测与避撞问题成为亟需解决的关键问题。在无人机周围建立合理的三维空间模型，优化包括紧急避撞区域、一般避撞区域、监视及提前避撞区域的三级避撞区域系统，并利用ADS-B 报文提供的无人机位置、速度等信息，基于无人机一般二维平面上的冲突探测与避撞算法，通过增加垂直方向上的冲突识别来改进冲突探测算法，对比调速、调向两种避让方案在各避撞区域的成功率。结果表明：改进算法能在无人机数量大幅增加的情况下有效识别冲突无人机，同时采用先调速后调向的避让方案，避撞成功率达到99.75%，可为保障无人机的飞行安全提供有效策略。     

Study on the resolution of multi-aircraft flight conflicts based on an IDQN

With the rapid growth of flight flow, the workload of controllers is increasing daily, and handling flight conflicts is the main workload. Therefore, it is necessary to provide more efficient conflict resolution decision-making support for controllers. Due to the limitations of existing methods, they have not been widely used. In this paper, a Deep Reinforcement Learning(DRL) algorithm is proposed to resolve multi-aircraft flight conflict with high solving efficiency. First, the characteristics ...     

基于粒子群算法的飞行冲突解脱问题

自由飞行可有效解决航线日益加剧的拥挤问题,但同时也增加了管制员管制监控的难度,从而使飞行冲突探测和解脱成为自由飞行的关键问题。粒子群算法（particleswaITn0ptimization）是一种群智能优化算法,尝试将其应用于飞行冲突解脱问题,构造了适合飞行冲突解脱问题的粒子表达方式,建立了冲突解脱问题的粒子群算法,成功解决了飞行冲突,并将其运行结果与遗传算法结果作了对比试验。实验结果表明。粒子群算法是求解飞行冲突解脱问题的一个较好方案。     

基于改进人工势场法的无人机避让航迹规划

随着无人机技术的不断发展，以及无人机应用领域的不断扩展，无人机与有人机在低空空域的融合运行是我国通用航空事业发展的必然趋势，而感知与规避技术是无人机与有人机间避免碰撞的重要保障。在对感知与规避技术进行详细阐述的基础上，对其关键技术问题之一的避让航迹规划进行了研究。首先，针对传统人工势场法的局部震荡问题提出了解决方案；其次，结合感知与规避实际背景，对威胁区模型进行了优化，并对无人机自身性能约束进行了建模；最后，对改进算法进行了仿真验证，阐明了其对无人机动力能源消耗、避让时间和任务执行效率等方面的影响。     

一种模糊飞行冲突实时检测方法研究

为了解决飞行冲突检测中虚警和漏警问题，提出飞机之间的模糊空间接近度概念以及一种模糊冲突检测方法。该方法通过实时计算飞机对之间垂直接近度与水平接近度，并使用模糊推理规则来判断飞机当前相对接近趋势以及是否存在冲突。仿真实验表明：该冲突检测方法能有效减少飞行冲突的虚警和漏警。     

基于飞机性能的连续爬升程序建模和油耗分析

随着航线数量的不断增长和机场进离场交通的日渐繁忙，因管制压力造成的离场阶段改平飞行导致了飞机非必需的燃油消耗，为航空公司带来经济效益上的损失。为了减少平飞并实现快速离场，基于性能的导航（PBN）模式下的连续爬升运行（CCO）成为解决该问题的方式。介绍了BADA飞机性能模型的构建方法，并使用性能模型对CCO进行设计，并提出了前后CCO离场可能产生的冲突和解脱方法，结合实际航线对爬升时间和油耗进行了仿真分析，结果显示CCO离场能够缩短爬升时间，减少燃油消耗；在冲突发生时通过速度调整可以比阶梯爬升的方式更有效益。     

计算航路上飞行冲突概率的一种方法

针对飞机在航路飞行时航迹变化的一般情形,考虑预估航迹可能存在的各种误差,修正了航迹改变后的航迹预估误差协方差矩阵,用于改进了的三维飞行冲突概率计算方法.最后用Mome-Carlo.方法验证了计算结果的正确性并对结果进行了分析.     

自由飞行下基于集成学习的概率型冲突探测算法

空中交通流量的持续增加对中、短期飞行冲突探测的精度与处理大量目标的能力的要求更高,提出基于集成学习(ensemble learning)的冲突探测算法。首先,对飞机冲突过程建模,收集飞行样本;其次,提取飞机当前位置、速度矢量、向前看时间、待转弯时刻和转角为特征量,训练基本分类器,获得元数据集;然后,以支持向量机为二级分类器,元数据集为新的特征量,训练Stacking元分类器(meta classifier),分类阶段通过Sigmoid函数概率映射法输出冲突概率;最后进行仿真分析。结果表明:基于集成学习的冲突探测算法对冲突探测具有较高的准确率,使得虚警概率大幅下降,且适用于转弯飞行。     

飞行仿真视景中的地形快速生成算法

在航空器飞行仿真中,地面大规模场景制约着仿真速度。为了快速生成地形场景,分析了航空器的视域特点,提出了飞行仿真的视域裁剪方法,确定了地面场景的视野范围,在保证显示质量的同时大范围降低了渲染数据;采用视点相关的LOD技术对场景进行有效简化,实现了大规模地形的实时显示;提出了视野区内背对观察者场景剔除方法和相关的节点评价算法。通过试验证实了该算法的可行性和有效性。     

基于冲突解脱的碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。分析了在自由飞行空域中实施飞行冲突解脱策略后的转弯航路碰撞风险;考虑了所需通信、导航和监视性能以及飞行速度偏差,建立了基于冲突解脱的碰撞风险评估模型。通过算例分析了冲突解脱角度、水平间隔与飞行碰撞风险之间的关系,结果表明碰撞风险评估模型能很好地对自由飞行空域中实施冲突解脱后的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。