基于EVENT模型的垂直间隔碰撞风险研究

空中交通流量逐年快速增长,迫切需要提高空域容量和空域利用率,缩小间隔标准可以快速有效地缓解流量增长和减少延误,因此必须研究不同间隔标准下的碰撞风险,从而确定缩小间隔标准的安全性。建立了基于EVENT的垂直碰撞风险模型,推导出了相应的计算方法;并运用该模型分析了垂直间隔对碰撞风险的影响。结果证明,高空空域缩小垂直间隔标准后的碰撞风险满足安全目标等级的要求,而且随着流量的增长,缩小垂直间隔标准后的碰撞风险在最近15年内保持稳定的安全水平。     

平行区域导航航路安全性分析

空域容量不足是导致对空域结构进行修改的决定因素之一。修改空域结构又需要一系列技术分析和论证工作,而对修改后的空域进行安全性评估是其中最重要的工作之一。在总结Reich模型和相关文献基础上,完善了在雷达间隔条件下的碰撞风险模型,提出了有雷达管制间隔分别无非侵入区和有非侵入区条件下出现飞行冲突需要管制员干预的计算模型。在上述模型基础上,对现有京沪单航路结构增加了一条平行航路,从而构成平行区域导航航路并对其航路间隔大小进行了分析论证,评估其安全性,同时分析了管制员的干预情况,也为进一步的空域扇区结构调整提供了依据。     

基于Event的垂直碰撞风险改进模型研究

空中交通流量的快速增长,导致空域资源紧张和大量航班延误。使用新航行技术缩小间隔标准可以有效地缓解上述问题。因此,对航路的碰撞风险进行评估具有重要意义。传统Event模型的碰撞模板是一个长方体模板,本文在前人研究的基础上提出了用椭球体代替长方体碰撞模板的思想,并对飞机穿越垂直间隔片的概率重新进行计算。结果表明,在相同条件下改进后的Event碰撞风险模型是原模型碰撞概率的53.38%,改进的碰撞风险评估模型更加精确合理。     

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。     

RVSM空域内垂直间隔的安全评估

为了缓解空中交通流量迅速增大造成的航班延误问题,我国已经在全国实施缩小垂直间隔（RVSM）的运行,对RVSM实施后的垂直间隔的安全性评估也被提上日程。结合Reich模型和概率论,对非洋区相邻高度层上的飞机的碰撞风险进行了研究。首先对Reich模型进行了改进,以适用于垂直间隔碰撞率的研究;然后对影响垂直方向碰撞率的决定因素进行了分析,其中对垂直方向重叠概率的研究,不同于国外的统计量的分析,是从机载测高设备的误差入手;最后用实例进行了仿真计算。结果说明我国缩小垂直间隔标准是安全可行的。     

交叉航路碰撞风险研究

航路上航班的碰撞风险问题是目前空域规划的主要研究问题之一,就交叉航线的碰撞风险问题进行了研究.首先推导出交叉航路碰撞概率计算公式,然后结合概率论和划设保护区的方法对交叉航线的碰撞风险问题进行了研究,最后用自主开发的"空域安全评估方法的研究与应用"软件对上海区域内的某交叉航线的碰撞风险进行了仿真计算.为交叉航路的碰撞风险计算提供了简单易行的方法.     

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。     

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.     

采用飞行流模拟方法的ADS-B平行航路纵向安全间隔评估

利用ADS-B监视下的PBN平行航路能够提高空域资源使用效率功能,设计了基于现有雷达数据的平行航路飞行流模拟方法。利用飞行动力学模型,建立了考虑ADS-B监视信号更新周期的PBN平行航路纵向安全间隔评估模型,进行飞行流运行特性仿真并得到飞机对的潜在冲突次数,验证了监视信号扫描周期对飞行流整体碰撞风险的影响。该方法实现了在飞行流整体运行下对平行航路进行风险评估。     

基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估

随着航空技术的突破性进展,国际民航组织提出了基于性能的通信导~（CNS）系统,其由所需通信性能（RCP）、所需导航性能（RNP）和所需监视性能（RSP）组成。同时,缩小间隔标准可以有效地缓解流量增长和减少延误．因此基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估具有重要意义。建立了CNS性能条件下的定位误差模型,推导出了垂直重叠率和侧向重叠概率的计算公式,应用于Reich碰撞风险模型。通过算例对垂直间隔碰撞风险进行了安全评估计算,结果表明所给出的基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估模型是可行的。     

A survey of safety separation management and collision avoidance approaches of civil UAS operating in integration national airspace system

Recent years have witnessed a booming of the industry of civil Unmanned Aircraft System (UAS). As an emerging industry, the UAS industry has been attracting great attention from governments of all countries and the aviation industry. UAS are highly digitalized, informationized, and intelligent; therefore, their integration into the national airspace system has become an important trend in the development of civil aviation. However, the complexity of UAS operation poses great challenges to the traditional aviation regulatory system and technical means. How to prevent collisions between UASs and between UAS and manned aircraft to achieve safe and efficient operation in the integrated operating airspace has become a common challenge for industry and academia around the world. In recent years, the international community has carried out a great amount of work and experiments in the air traffic management of UAS and some of the key technologies. This paper attempts to make a review of the UAS separation management and key technologies in collision avoidance in the integrated airspace, mainly focusing on the current situation of UAS Traffic Management (UTM), safety separation standards, detection system, collision risk prediction, collision avoidance, safety risk assessment, etc., as well as an analysis of the bottlenecks that the current researches encountered and their development trends, so as to provide some insights and references for further research in this regard. Finally, this paper makes a further summary of some of the research highlights and challenges.     

An evolutionary computational framework for capacity-safety trade-off in an air transportation network

Airspace safety and airport capacity are two key challenges to sustain the growth in Air Transportation. In this paper, we model the Air Transportation Network as two sub-networks of airspace and airports, such that the safety and capacity of the overall Air Transportation network emerge from the interaction between the two. We propose a safety-capacity trade-off approach,using a computational framework, where the two networks can inter-act and the trade-off between capacity and safety in an Air Transport Network can be established. The framework comprise of an evolutionary computation based air traffic scenario generation using a flow capacity estimation module(for capacity), Collision risk estimation module(for safety) and an air traffic simulation module(for evaluation). The proposed methodology to evolve air traffic scenarios such that it minimizes collision risk for given capacity estimation was tested on two different air transport network topologies(random and small-world) with the same number of airports. Experimental results indicate that though airspace collision risk increases almost linearly with the increasing flow(flow intensity) in the corresponding airport network, the critical flow depend on the underlying network configuration. It was also found that, in general, the capacity upper bound depends not only on the connectivity among airports and their individual performances but also the configuration of waypoints and mid-air interactions among conflicts. Results also show that airport network can accommodate more traffic in terms of capacity but the corresponding airspace network cannot accommodate the resulting traffic flow due to the bounds on collision risk.