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.     

自由飞行下基于转盘式立交桥的冲突解脱算法

自由飞行的实施能够增加空中飞行的流量,但增大了飞行冲突发生的可能性.为此,三维空间中考虑了CNS性能、速度分布、防撞系统及人为因素对碰撞风险的影响,建立碰撞风险模型来计算最小安全间距.当飞机之间接近最小安全间距时,为确保航空器的飞行安全,必须对飞机进行解脱,提出了空中转盘式立交桥的构想,用于自由飞行下的冲突解脱.     

自由飞行下基于IPS算法的碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤问题的一种有效飞行模式。随着通信、导航、监视（ CNS ）技术的不断进步和自由飞行理论的不断完善,自由飞行将会使飞机由被动指挥向自选最优路径转变,能够明显提高空域的容量和飞行的效率。在评估自由飞行环境下飞机运行的安全性时,需要行之有效的碰撞风险评估方法。首先考虑通信、导航、监视（CNS）性能对飞机定位误差的影响,在执行飞行冲突解脱命令过程中引入相互作用粒子系统（IPS）,提出一种自由飞行下飞机碰撞风险评估算法,最后结合目标安全水平寻找最优最小安全间距。算例表明,算法能够快速有效计算自由飞行下飞机间碰撞风险,具有可行性。     

自由飞行环境下碰撞风险研究

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。提出了自由飞行环境下影响飞机定位误差的主要因素;以概率论为工具,建立了自由飞行环境下的碰撞风险评估模型;分别量化评估了各个主要因素对自由飞行环境下碰撞风险的实际影响度。得到的评估结果表明,碰撞风险模型能有效地对自由飞行环境下的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。     

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。     

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险评估

为了有效地确定平行航路安全间隔和评估碰撞风险,分析了平行航路侧向碰撞风险影响因素,在Reich模型的基础上建立了飞机在CNS性能环境下的定位误差模型,推导出基于CNS性能的平行航路侧向重叠概率的计算公式。通过算例对平行航路侧向碰撞风险进行了安全评估计算。结果表明所给定的CNS性能在平行航路飞行环境下是安全的,因此计算方法是可行的。     

基于目视间隔条件下的碰撞风险分析

为研究目视间隔条件下进近过程中前后两飞机的碰撞风险问题,通过Reich碰撞模型和碰撞风险模型,引入目视误差作为影响因素之一,建立基于目视间隔条件下的风险评估模型.从纵向、横向、垂向三个维度分析前后两飞机碰撞的概率,求得目视条件下进近两机碰撞的概率,以此作为风险分析的结果.计算结果表明,利用模型计算出的碰撞风险符合国际民航组织规定的航空器空中碰撞概率规定值.故而可证明,目视间隔和目视进近可作为一种安全的空中交通管制运行模式缩小安全间距,提高空域利用率,增加飞行流量.     

基于前视地形的极限告警曲线算法研究

针对作战飞机在低空中的可控飞行撞地问题，提出基于前视地形的极限告警曲线算法。该算法建立了飞机运动学模型、地形感知模型、飞行轨迹预测模型和极限告警曲线算法模型。首先，根据地形高程数据，以飞机拉起轨迹与地形的最小间距是否大于最小安全距离作为寻找极限告警点的判断条件，对上述模型进行仿真得到飞机的极限告警曲线。然后，综合考虑地形倾斜角和飞行员承受过载，对曲线进行优化，给出适宜飞行员拉起避障的最优告警曲线。最后，开展了仿真算例验证。研究结果表明，所提算法可依据飞机爬升性能和地形变化给出正确的极限告警曲线和最优告警曲线，当飞机前方有碰撞危险时可成功拉起避障。     

基于模糊事故树分析法的飞行碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,在自由飞行环境下对飞行碰撞风险问题进行研究显得尤为重要。首先根据模糊事故树分析法和各因素对飞行碰撞风险的影响分析建立了自由飞行环境下的飞行碰撞事故树;其次通过计算最小径集、最小割集和结构重要度来分析基本事件对引起飞行碰撞发生的影响程度;最后利用三角模糊函数模糊化处理基本事件估计概率,计算得到的评估结果表明,方法能很好地对自由飞行环境下的碰撞风险可能性分布进行分析,验证了方法的可行性。     

基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

主要对平行航路中基于CNS定位误差的飞行间隔安全评估问题进行了研究。首先分析了CNS定位误差对飞机碰撞风险的影响。其次运用概率论方法得到了CNS定位误差下飞机纵向、侧向和垂直三个方向上的碰撞风险计算模型,并根据模型利用牛顿迭代算法,通过给定某一方向安全目标水平计算CNS定位误差下相应的安全间隔。最后对平行航路三个方向的飞行间隔进行了评估计算,将结果与实际相比较,表明该模型可行。     

基于速度分布的纵向碰撞危险REICH模型初步研究

随着空中交通流量的快速增长,迫切需要缩小间隔标准,提高空域容量和减少航班延误。针对纵向间隔,为计算飞机间的纵向碰撞率提供了一种新方法。首先,研究了飞机速度分布情况,建立了纵向碰撞概率模型;然后,以概率论为工具,根据纵向碰撞概率和REICH模型,建立了纵向碰撞危险模型,推导出了计算纵向碰撞率的方法;并利用概率论中的3 s法则,分析了初始距离、纵向碰撞概率、飞行时间以及飞机速度均方差等对纵向碰撞率的影响;最后,通过仿真算例和分析讨论得出130 km的纵向间隔安全可行,可为确定航路飞行过程中飞机间纵向间隔提供参考。     

复杂结冰环境下飞机鲁棒飞行安全包线分析

结冰是威胁飞行安全的重要环境因素,研究复杂结冰环境下飞机的飞行安全包线对于飞行安全边界保护,确保飞机飞行安全具有重要意义。以RCAM为研究对象,利用时间尺度分离原则将飞机解耦成两个子系统,建立了考虑飞机横向运动的纵向运动模型和复杂结冰环境下鲁棒气动导数模型。基于可达集最优控制理论,以反向可达集作为飞机复杂结冰环境下的飞行安全包线,利用可达性分析研究结冰及横向滚转运动对飞行安全包线的影响,在此基础上,进一步分析考虑不同结冰程度下结冰位置、冰型及分布等不确定性结冰情况时飞机的鲁棒飞行安全包线。仿真结果表明,随着结冰程度增加,飞行安全包线不断收缩,当考虑结冰不确定性因素时,轻度结冰条件下的鲁棒飞行安全包线较重度结冰条件下收缩更为严重。因此,即使飞机只是遭遇轻度结冰,但当存在不确定性因素时,飞行风险仍然较大,飞行员应该保持警惕。研究结果可为飞机在复杂结冰环境下的边界保护提供支撑和参考。     

基于改进Event模型的航路飞行过程垂直碰撞风险研究

随着民航空域运行的日益繁忙,如何从量化分析的角度构建有效合理的数学模型对航路飞行碰撞风险进行量化评估,提高航路规划与管理的科学性是业界面临的重要问题。提出基于改进Event 模型的航路飞行过程垂直碰撞风险评估方法,用符合航空器在空间上速度矢量分布的几何体即两个拼接的椭圆锥体碰撞盒代替原Event 模型中的长方体碰撞盒计...     

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。     

自由飞行下基于分段维纳过程的碰撞风险研究

在自由飞行下,飞机的碰撞风险与通信导航监视(CNS)定位误差、机载防撞系统可靠性等因素有关。CNS引起的定位误差可视为正态分布,以机载防撞系统告警区为界,在告警区外飞机视为匀速,相对距离视为一般维纳过程;在告警区内飞机为避撞进行航迹和速度调整,视为变速,相对距离视为伊藤过程。根据此相对运动特点,建立了基于维纳过程的分段碰撞概率模型,并对不同初始状态时的情形进行求解。算例结果表明了模型的可行性。     

基于神经网络自适应动态逆的结冰飞机飞行安全边界保护方法

考虑到飞机带冰飞行的安全问题，对结冰飞机进行安全边界保护成为一种有效的解决手段。基于神经网络自适应动态逆跟踪性能好、鲁棒性强的优点，提出了以安全关键飞行参数限制值作为神经网络自适应动态逆的输入，获取可用舵面偏转角的边界保护方法。建立了飞机本体动力学模型，采用高精度的数值模拟方法获得结冰数据库。设计了神经网络自适应动态逆控制律，通过在动态逆环节引入单隐层神经网络，对不确定性逆误差进行自适应补偿，增强了控制系统的鲁棒性。以俯仰姿态保持模式为例设计了结冰飞行闭环安全边界保护系统。以结冰飞机最小平飞速度的估算值作为飞机最低飞行速度，设计自动油门控制系统，实现对飞行速度的保护。通过仿真验证了设计的控制律具有较强的鲁棒性。对结冰严重程度线性增加情形下飞机状态参数的动态响应进行了分析。仿真结果表明，所设计的结冰边界保护系统，能够实现飞机在容冰飞行过程中对安全关键参数如迎角、飞行速度的实时保护。     

基于CNS性能及人为因素的纵向碰撞风险研究

为了分析CNS性能及人为因素对航空器在平行航路的安全间距影响,基于雷达管制环境下管制员对航空器纵向穿越的干预过程,在传统碰撞风险模型的基础上引入认知可靠性与失误分析方法(CREAM),综合考虑通信、导航、监视(Communication,Navigation and Surveillance,CNS)性能以及人为因素,建立了包含人的认知可靠性的平行航路纵向碰撞风险模型.并通过算例分析了CNS性能以及人因可靠性对平行航路碰撞风险的影响.结果表明,导航性能对航路的纵向碰撞风险影响较大;通过提高人的认知可靠性可以有效地提高平行航路的安全水平.