基于概率模型的飞行冲突探测技术研究

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1、硕士学位论文基于概率模型的飞行冲突探测技术研究研究生姓名：马红阳导师姓名：苏志刚教授企业导师姓名：高益寰高级工程师2015年12月27日分类号：V355.1密级：公开UDC：082303学号：1312041中国民航大学硕士学位论文基于概率模型的飞行冲突探测技术研究研究生姓名：马红阳导师姓名：苏志刚教授企业导师姓名：高益寰高级工程师申请学位类别：工程硕士学科专业名称：航空工程所在院系：中欧航空工程师学院论文答辩日期：2015年12月27日2015年12月27日ProbabilisticModel-BasedResearchofAircraftConflictDetectionTech

2、niqueADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMAHong-yangSupervisedbyProf.SUZhi-gangSino-EuropeanInstituteofAviationEngineeringCivilAviationUniversityofChinaDecember2015摘要随着国经济快速发展，民航运输业呈现蓬勃发展的繁荣景象。我国复杂的空域环境和飞行流量的快速增长，飞行冲突发生概率大大提高。空中交通管制系

3、统是空中交通管制员维护空中交通秩序的重要工具，而有效的飞行冲突探测算法是防止发生飞行冲突的根本技术手段。经典的概率型飞行冲突探测算法有Paielli提出的解析型冲突探测算法和Prandini提出的随机化冲突探测算法。Paielli将两架飞机相遇过程中的联合协方差保持定值，近似得到两架飞机相遇过程总的冲突概率。Prandini取两架飞机冲突探测时间内的N个点，采用随机化方法求出这些时间点上的冲突概率，比较得到最大冲突概率。研究发现，由Paielli算法得到的计算结果存在一定的误差，且两种经典算法由于判断准则不同，在一定的条件下判断结果存在矛盾。本文采用Paielli解析模型，采用与椭

4、圆相切的矩形积分区域替代方法近似求取冲突概率。另外，为了优化计算结果，可以去除积分误差面积内的最大矩形和最大三角形。通过近似高斯累积分布函数，可以精确得到二维正态分布函数在三角形内的积分值。通过数值积分的方法，可以验证本文提出改进算法的有效性。本算法可以应用到新一代空中交通管制系统的冲突探测算法中，避免发生飞行冲突。关键词：空中交通管制；飞行冲突探测；解析算法；随机化；高斯累积分布IAbstractWiththerapiddevelopmentofChina’seconomy,thecivilaviationindustrypresentsprosperityflourish.Be

5、causeofthecomplicatedairspaceenvironmentandtherapidgrowthofairtrafficflow,theprobabilityofaircraftconflictsisgreatlyimproved.Airtrafficcontrolsystemisanimportanttoolforairtrafficcontrollerstomaintainorderinairtraffic,andflightconflictdetectionalgorithmistheessentialmethodtopreventtheflightconf

6、lictfromoccurring.ThefamousaircraftconflictdetectionalgorithmsbasedonprobabilisticmodelcontaintheanalyticalalgorithmwhichwasproposedbyPaielliandtherandomalgorithmwhichwasproposedbyPrandini.Paielliconsideredthejointcovarianceasaconstantvalueduringtheencounterprocess,andcalculatedtheapproximatec

7、onflictprobability.PrandinichoseNtimepointsinthetimetolookaheadandcalculatedconflictprobabilitybyusingtherandommethod,thengotthemaximumconflictprobability.Afterthestudy,thecalculationresultcontainscertainerrorbyPaielli’salgorithm,andthe