基于改进Event模型的交叉航路碰撞风险分析

随着空中交通流量不断增加,降低因流量增大而引起的空中交通碰撞风险至关重要,以此来保障航空运行安全,提高空域利用率。采用改进Event模型对同高度层交叉航路碰撞风险进行评估,将更符合航空器运行特点的拼接四棱锥碰撞盒代替原长方体碰撞盒,建立碰撞风险模型。通过计算改进前后碰撞盒面积之比,得到改进的交叉航路碰撞风险公式,其中,侧向重叠概率的计算中采用广义帕累托分布表示其侧向导航误差。最后将空客A320及波音737客机作为实例对所建模型进行验证,结果表明,改进后的拼接四棱锥碰撞盒面积为原长方体碰撞盒面积的54%,碰撞风险较改进前模型大大减少。模型所得风险值满足安全目标水平,结果精度更高,能更好地评估交叉航路碰撞风险。     

基于Event改进模型的交叉航路碰撞风险评估

通过对原有Event碰撞风险模型的改进研究,建立了交叉航路碰撞风险评估模型。用椭球形碰撞模板代替传统的长方形碰撞模板,并用广义帕累托分布对误差较大的尾部导航数据进行描述,推导出该条件下的碰撞风险计算模型,最后用改进后的Event碰撞风险模型对交叉航路的水平重叠概率进行计算。算例表明:采用广义帕累托分布的椭球体Event碰撞风险模型可行,且对交叉航路的碰撞风险评估比原Event模型更精确。     

基于EVENT模型的单向循环航路侧向碰撞风险分析

我国空域骨干航路拥挤不堪,一些支线航路的利用率却很低,单向循环航路的出现很好地解决了这一问题,对其进行安全评估是划设航路最重要的工作之一。在总结EVENT理论和相关文献的基础上,对单向循环航路和混合航路侧向碰撞风险进行比较分析,推算出目标安全等级下单向循环航路容量,并对单向循环航路侧向碰撞风险进行预测。结果表明,单向循环航路侧向碰撞风险远低于混合航路侧向碰撞风险,且未来10年均保持在比较稳定的安全水平。     

基于“胶囊型”动态地理围栏的无人机航路规划

针对无人机多条航线运行效率低与经济性差的问题，提出了一种“胶囊型”动态地理围栏的无人机航路规划方法。根据无人机地理围栏的分类，对无人机地理围栏算法执行流程进行了概述。选取中国浙江省杭州市为地理围栏验证试验区域，在该区域内采用A*算法进行了单一航线与两条航线的无人机航路规划研究，并在空域栅格内设置了无人机禁止飞入区域。在确定的航线上采用“胶囊型”动态地理围栏方法，经过模拟计算得到，单一航线上的空域利用率提高超过10%。并且当两条航线交叉时，“胶囊型”动态地理围栏方法可节省15%的运行时间，提高了空域利用率与经济性。     

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。     

基于潜在冲突的交叉点航路构型研究

航路交叉点的承载能力是决定航路容量的关键因素,而研究交叉点的潜在冲突与航路构型是提高交叉点容量的有效方法.首先根据国内现有几大主要航路构型的运行现状,提出构型存在的主要问题并加以总结.然后建立基于影响航段的交叉航路冲突模型,分别讨论了航路交角、航班流率、安全间隔3方面对平均冲突数的影响.最后比较分流法和降维法两种扩容方法,通过容量模型和数值分析计算,把三维交叉航路降为二维简单交叉航路,把"米"字型航路改为"井"字型航路,验证了降维法更具有可行性.研究表明,"井"字型航路可以增大航路网的现有容量,是提高空域利用率和运行效率的有效方法.     

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...     

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。     

浅谈基于非直线系数指标优化公司航路

本文介绍了基于航路航线非直线系数优化公司航路的方法。通过批量分析国际航线和国内航线的航路航线非直线系数,结合实际运行和空域特点,形成快速定位可以优化的具体公司航路城市对,使公司航路优化工作实现系统性、科学性和延续性,进一步推动航司节能减排,助力民航绿色发展。     

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.     

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.     

Experimental Detection of Anomalous Mode-C Reports Using Radar Data

A new methodology to scan automated radar terminal system (ARTS-III) data for aircraft tracks exhibiting probable mode-C encoder/transponder faults is described. The tracks of more than 8000 climbing or descending aircraft, recorded at the Seattle-Tacoma terminal area, were analyzed using this method. Based on this sample, the probability of the previously recognized "stuck C-bit" error is estimated to be 0.44 percent (0.31-0.61 percent, 95 percent confidence). In addition, a new, more subtle error, here termed the "deficient response," was discovered which is estimated to occur with a probability of 0.77 percent (0.59-0.98 percent, 95 percent confidence). Subsequent tests found this new error to have much less impact on traffic alert and collision avoidance system (TCAS) performance than does the stuck C-bit error.     

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。     

空域飞行侧向碰撞危险的REICH模型方法研究

对现行空域进行安全性评估时，需要对空域中碰撞危险次数进行量化（每飞行小时磁撞次数），并与一个可接受的安全目标等级进行比较，以判断空域的安全性。根据REICH碰撞模型的研究方法对飞机在一定间隔标准下碰撞的可能性进行了建模，从而为任何给定间隔标准下的安全性评估提供了一种有效方法。     

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。     

Inflight path planning replacing pure collision avoidance, usingADS-B

This paper proposes a method of collision avoidance planning using automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) and dynamic programming (DP). It in essence allows air traffic control (ATC) within the cockpit for remote or uncontrolled airspace and is a step toward Free Flight. This paper reviews the approach to collision avoidance in the aircraft industry and to similar problems in other industries. DP is one solution method used in other industries for the problem of path planning to avoid collisions with fixed obstacles. The solution proposed here for the aircraft case uses DP applied to the moving obstacle case. The problem is first simplified by assuming fixed obstacles for the cost minimisation algorithms. These fixed obstacles are then moved with time and the minimisation process is started again. Although this method works well in most cases, situations can be constructed where this method fails, allowing a collision. A modified approach is proposed, where the movement of obstacles is included more explicitly in the cost minimisation algorithm. This modification allows solutions which are complete and ensures safe maneuvres and should be considered as an aid to the Traffic alert and Collision Avoidance System (TCAS)